JP2012015168A - Ｒ−ｔ−ｂ系希土類永久磁石、モーター、自動車、発電機、風力発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金中のＤｙ濃度を高くすることなく、高い保磁力（Ｈｃｊ）が得られ、しかもＤｙを添加したことによる磁化（Ｂｒ）の低下を抑制でき、優れた磁気特性が得られるＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石を提供する。
【解決手段】Ｒ_２Ｆｅ_１４Ｂを主として含む主相と、主相よりＲを多く含む粒界相とを備えた焼結体からなり、ＲはＮｄとＤｙを必須元素として含む希土類元素であり、前記粒界相がＤｙの原子濃度の異なる第１粒界相と第２粒界相とを含むＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石、モーター、自動車、発電機、風力発電装置に係り、特に、優れた磁気特性を有し、モーターや発電機に好適に用いられるＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石およびこれを用いたモーター、自動車、発電機、風力発電装置に関するものである。

従来からＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石は、各種モーターや発電機などに使用されている。近年、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石の耐熱性向上に加え、省エネルギーへの要望が高まっていることから、自動車を含めたモーター用途の比率が上昇している。
Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石は、Ｎｄ、Ｆｅ、Ｂを主成分とするものである。Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石合金においてＲは、Ｎｄの一部をＰｒ、Ｄｙ、Ｔｂ等の他の希土類元素で置換したものである。ＴはＦｅの一部をＣｏ、Ｎｉ等の他の遷移金属で置換したものである。Ｂはホウ素である。

Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類永久磁石に用いられる材料としては、主相成分であるＲ_２Ｆｅ_１４Ｂ相（但し、Ｒは少なくとも１種の希土類元素を示す）の存在容量割合が８７．５〜９７．５％であり、希土類又は希土類と遷移金属の酸化物の存在容量割合が０．１〜３％であるＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石合金において、該合金の金属組織中に主成分としてＺｒとＢとからなるＺｒＢ化合物、ＮｂとＢとからなるＮｂＢ化合物、及びＨｆとＢとからなるＨｆＢ化合物から選ばれる化合物が、平均粒径５μｍ以下で、かつ上記合金中に隣り合って存在するＺｒＢ化合物、ＮｂＢ化合物、及びＨｆＢ化合物から選ばれる化合物間の最大間隔が５０μｍ以下で均一に分散しているものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類永久磁石に用いられる材料としては、Ｒ−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ａｌ−Ｃｕ（但し、ＲはＮｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｈｏのうち１種又は２種以上で、Ｎｄを１５〜３３質量％含有する）系希土類永久磁石材料において、Ｍ−Ｂ系化合物、Ｍ−Ｂ−Ｃｕ系化合物、Ｍ−Ｃ系化合物（ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆのうち１種又は２種以上）のうち少なくとも２種と、更にＲ酸化物とが合金組織中に析出しているものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特許第３９５１０９９号公報 特許第３８９１３０７号公報

しかしながら、近年、より一層高性能なＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石が求められ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石の保磁力などの磁気特性をより一層向上させることが要求されている。特にモーターにおいては回転に伴ってモーター内部に電流が発生してモーター自体が発熱して高温となり、磁力が低下して効率が低下するという問題がある。この問題を克服するために、室温において高い保磁力を有する希土類永久磁石が要求されている。

Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石の保磁力を向上させる方法としては、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金中のＤｙ濃度を高くする方法が考えられる。Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金中におけるＤｙ濃度を高くするほど、焼結後に保磁力（Ｈｃｊ）の高い希土類永久磁石が得られる。しかし、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金中のＤｙ濃度を高くすると、磁化（Ｂｒ）が低下してしまう。
このため、従来の技術では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石の保磁力などの磁気特性を十分に高くすることは困難であった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金中のＤｙ濃度を高くすることなく、高い保磁力（Ｈｃｊ）が得られ、優れた磁気特性が得られるＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石を提供することを目的とする。
また、優れた磁気特性を有する上記のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石を用いたモーター、自動車、発電機、風力発電装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石に含まれる粒界相のＤｙ濃度と、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石の磁気特性との関係を調べた。その結果、粒界相がＤｙ濃度の異なる第１粒界相と第２粒界相とを含むＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石とすることで、Ｄｙ濃度の同じ１種類の粒界相を含むＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石と比較して、Ｄｙ濃度を高くすることなく、十分に高い保磁力（Ｈｃｊ）が得られることを見出した。

この効果は、以下に示す理由によるものと推定される。すなわち、粒界相が、Ｄｙ濃度の異なる２種類の粒界相を含む場合、高濃度にＤｙを含有する相が磁区の反転に対して強い抵抗を持ち、その結果、保磁力が向上するものと推定される。また、Ｄｙ濃度の高い粒界相に接している主相内部では、粒界相との界面近傍にＤｙが濃縮され、磁区の反転に対して強い抵抗を持ち、保磁力が向上するものと推定される。

すなわち本発明は、下記の各発明を提供するものである。
（１） Ｒ_２Ｆｅ_１４Ｂを主として含む主相と、主相よりＲを多く含む粒界相とを備えた焼結体からなり、ＲはＮｄとＤｙを必須元素として含む希土類元素であり、前記粒界相がＤｙの原子濃度の異なる第１粒界相と第２粒界相とを含むことを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石。

（２） 前記第１粒界相のＤｙの原子濃度が、前記主相のＤｙの原子濃度より低く、前記第２粒界相のＤｙの原子濃度が、前記主相のＤｙの原子濃度より高いことを特徴とする、（１）に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石。
（３） 前記第２粒界相のＤｙの原子濃度が、前記主相のＤｙの原子濃度の１．５倍〜３倍であることを特徴とする、（２）に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石。

（４） 前記第２粒界相のＤｙの原子濃度が、前記第１粒界相のＤｙの原子濃度の２倍〜６倍であることを特徴とする、（２）または（３）に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石。
（５） 前記第２粒界相のＤｙの原子濃度が、２〜９ａｔ％であることを特徴とする、（２）〜（４）のいずれかに記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石。

（６） 前記第２粒界相に含まれる希土類元素の合計原子濃度が、前記第１粒界相に含まれる希土類元素の合計原子濃度より低いことを特徴とする、（２）〜（５）のいずれかに記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石。
（７） 前記第２粒界相に含まれる希土類元素の合計原子濃度が、３０〜４０ａｔ％であることを特徴とする、（２）〜（６）のいずれかに記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石。

（８） 前記第２粒界相の酸素の原子濃度が、前記主相および前記第１粒界層の酸素の原子濃度より高いことを特徴とする、（２）〜（７）のいずれかに記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石。
（９） 前記第２粒界相の酸素の原子濃度が、希土類元素の合計原子濃度の１．３倍〜１．５倍であることを特徴とする、（２）〜（８）のいずれかに記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石。

（１０） （１）〜（９）のいずれかに記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石を備えることを特徴とするモーター。
（１１） （１０）に記載のモーターを備えることを特徴とする自動車。
（１２） （１）〜（９）のいずれかに記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石を備えることを特徴とする発電機。
（１３） （１２）に記載の発電機を備えることを特徴とする風力発電装置。

本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石は、Ｒ_２Ｆｅ_１４Ｂを主として含む主相と、主相よりＲを多く含む粒界相とを備えた焼結体からなり、ＲはＮｄとＤｙを必須元素として含む希土類元素であり、前記粒界相がＤｙの原子濃度の異なる第１粒界相と第２粒界相とを含むものであるので、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石中のＤｙ濃度が同じ１種類の粒界相を含むＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石の粒界相と比較して、磁気特性を向上させる効果の高い粒界相が存在しているものとなる。

その結果、Ｄｙ濃度の同じ１種類の粒界相を含むＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石と比較して、Ｄｙ濃度を高くすることなく、十分に高い保磁力（Ｈｃｊ）が得られ、しかもＤｙを添加したことによる磁化（Ｂｒ）などの磁気特性の低下を抑制でき、モーター、自動車、発電機、風力発電装置などに好適に用いられる優れた磁気特性を有するＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石を実現できる。

図１は、本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石の一例の顕微鏡写真であり、実施例３のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石の顕微鏡写真である。 図２は、本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石の一例である実験例１のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石の顕微鏡写真である。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石（以下、「Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石」と略記する。）において、ＲはＮｄとＤｙを必須元素として含む希土類元素であり、ＴはＦｅを必須とする金属であり、Ｂはホウ素である。
本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石は、Ｒ_２Ｆｅ_１４Ｂを主として含む主相と、主相よりＲを多く含む粒界相とを備えた焼結体からなるものであって、ＲはＮｄとＤｙを必須元素として含む希土類元素である。

本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石を構成する粒界相は、Ｄｙの原子濃度の異なる第１粒界相と第２粒界相とを含むものである。
本実施形態においては、第２粒界相のＤｙの原子濃度が、第１粒界相のＤｙの原子濃度より高い場合を例に挙げて説明する。

本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石においては、第１粒界相のＤｙの原子濃度が、主相のＤｙの原子濃度より低く、第２粒界相のＤｙの原子濃度が、主相のＤｙの原子濃度より高いことが好ましい。すなわち、Ｄｙの原子濃度は、第１粒界相＜主相＜第２粒界相となっている。
一般に、Ｄｙの原子濃度が同じ１種類の粒界相を含むＲ-Ｔ-Ｂ系磁石では、粒界相中のＤｙ濃度は、主相のＤｙの原子濃度より低い（粒界相＜主相）ものとなる。また、粒界相中のＤｙ濃度は、通常、磁石中のＤｙ濃度に応じて決定される。また、Ｒ-Ｔ-Ｂ系磁石の保磁力（Ｈｃｊ）を向上させる効果は、粒界相中のＤｙ濃度が高いほど高くなる。

これに対し、本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石においては、粒界相に含まれる第２粒界相のＤｙの原子濃度は、主相のＤｙの原子濃度より高いものとなっている。すなわち、本実施形態では、粒界相が、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石中のＤｙ濃度が同じである１種類の粒界相を含むＲ−Ｔ−Ｂ系磁石の粒界相と比較して、Ｄｙの原子濃度が高く、Ｒ-Ｔ-Ｂ系磁石の保磁力（Ｈｃｊ）を向上させる効果の高い第２粒界相を含むものとなっている。このことにより、本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石は、磁石中のＤｙ濃度が低くても、十分に高い保磁力（Ｈｃｊ）が得られるものとなっている。

また、第２粒界相のＤｙの原子濃度は、主相のＤｙの原子濃度の１．５倍〜３倍であることが好ましい。また、第２粒界相のＤｙの原子濃度は、第１粒界相のＤｙの原子濃度の２倍〜６倍であることが好ましい。
主相および第１粒界相に対する第２粒界相のＤｙの原子濃度が、上記範囲内である場合、Ｒ-Ｔ-Ｂ系磁石の保磁力（Ｈｃｊ）を向上させる効果の非常に優れた第２粒界相となり、より高い保磁力（Ｈｃｊ）が得られる。

また、第２粒界相のＤｙの原子濃度は、２〜９ａｔ％であることが好ましい。第２粒界相のＤｙの原子濃度が、上記範囲内である場合、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石の保磁力（Ｈｃｊ）を向上させる効果の非常に優れた第２粒界相となり、より高い保磁力（Ｈｃｊ）が得られる。また、第２粒界相のＤｙの原子濃度が、上記範囲未満である場合、第２粒界相による保磁力を向上させる効果が十分に得られない恐れがある。また、第２粒界相のＤｙの原子濃度が、上記範囲を超えると、磁化（Ｂｒ）が低下して、磁化（Ｂｒ）が不十分になる恐れがある。

また、第２粒界相の酸素の原子濃度は、主相および第１粒界層の酸素の原子濃度より高いことが好ましい。第２粒界相に含まれる希土類元素は、Ｒ_２Ｏ_３等の酸化物の状態で第２粒界相中に存在していると推定される。第２粒界相は、希土類元素の酸化により形成され、ＤｙはＮｄよりも酸化されやすいためＤｙの原子濃度が高くなると考えられる。そのため、第２粒界相に含まれるＤｙの原子濃度が、主相および第１粒界層と比較して十分に高いものとなり、第２粒界相がＲ-Ｔ-Ｂ系磁石の保磁力（Ｈｃｊ）を向上させる効果の非常に高いものとなり、より高い保磁力（Ｈｃｊ）が得られると推定される。

第２粒界相の酸素の原子濃度は、具体的には、希土類元素の合計原子濃度の１倍〜１．５倍、好ましくは１．３倍〜１．５倍であることが好ましい。また、第２粒界相の酸素の原子濃度は、４０〜５０ａｔ％であることが好ましい。第２粒界相の酸素の原子濃度が、希土類元素の合計原子濃度の１倍〜１．５倍である場合や４０〜５０ａｔ％である場合、第２粒界相に含まれるＤｙの原子濃度を十分に確保することができる。その結果、第２粒界相をＲ-Ｔ-Ｂ系磁石の保磁力（Ｈｃｊ）を向上させる効果の非常に高いものとすることができ、より高い保磁力（Ｈｃｊ）が得られると推定される。

なお、希土類元素の合計原子濃度に対する第２粒界相の酸素の原子濃度が、上記範囲未満であると、第２粒界相に含まれるＤｙの原子濃度が高くなりにくくなり、第２粒界相に含まれるＤｙの原子濃度が不十分となる恐れがある。また、希土類元素の合計原子濃度に対する第２粒界相の酸素の原子濃度が、上記範囲を超えると、希土類元素以外のＦｅ等の元素が酸化されていることになり、保磁力（Ｈｃｊ）が低下してしまう。

また、本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石の組成は、Ｒを２７〜３３質量％、好ましくは３０〜３２質量％含み、Ｂを０．８５〜１．３質量％、好ましくは０．８７〜０．９８質量％含むものであって、残部がＴと不可避不純物であることが好ましい。

Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石を構成するＲが２７質量％未満であると、保磁力が不十分となる場合があり、Ｒが３３質量％を超えると磁化が不十分となるおそれがある。
また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石のＲは、Ｎｄを主成分とすることが好ましい。Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石のＲに含まれるＮｄとＤｙ以外の希土類元素としては、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕが挙げられ、中でも特に、Ｐｒ、Ｔｂが好ましく用いられる。

Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石のＤｙの原子濃度は、２質量％〜１７質量％であることが好ましく、２質量％〜１５質量％であることがより好ましく、４質量％〜１０質量％であることがさらに好ましい。Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石のＤｙの原子濃度が１７質量％を超えると、磁化（Ｂｒ）の低下が顕著となる。また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石のＤｙの原子濃度が２質量％未満であると、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石の保磁力がモーター用途としては不十分となる場合がある。

Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石に含まれるＴは、Ｆｅを必須とする金属であり、Ｆｅ以外にＣｏ、Ｎｉなどの他の遷移金属を含むものとすることができる。Ｆｅ以外にＣｏを含む場合、Ｔｃ（キュリー温度）を改善することができ好ましい。

また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石に含まれるＢは０．８５質量％〜１．３質量％含まれていることが好ましい。Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石を構成するＢが０．８５質量％未満であると、保磁力が不十分となる場合があり、Ｂが１．３質量％を超えると磁化が著しく低下するおそれがある。
なお、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石に含まれるＢは、ホウ素であるが、一部をＣまたはＮで置換できる。

また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石には、保磁力を向上させるために、Ａｌ、Ｃｕ、Ｇａが含まれていることが好ましい。
Ｇａは０．０３質量％〜０．３質量％含まれていることが好ましい。Ｇａを０．０３質量％以上含む場合、保磁力を効果的に向上させることができる。しかし、Ｇａの含有量が０．３質量％を超えると磁化が低下するため好ましくない。
Ａｌは０．０１質量％〜０．５質量％含まれていることが好ましい。Ａｌを０．０１質量％以上含む場合、保磁力を効果的に向上させることができる。しかし、Ａｌの含有量が０．５質量％を超えると磁化が低下するため好ましくない。

さらに、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石の酸素濃度は低いほど好ましく、０．５質量％以下であることが好ましく、０．２質量％以下であることがより好ましい。酸素の含有量が０．５質量％以下である場合、モーター用として十分な磁気特性を達成できる。酸素の含有量が０．５質量％を超える場合、磁気特性が著しく低下するおそれがある。
また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石の炭素濃度は低いほど好ましく、０．５質量％以下であることが好ましく、０．２質量％以下であることがより好ましい。炭素の含有量が０．５質量％以下である場合、モーター用として十分な磁気特性を達成できる。なお、炭素の含有量が０．５質量％を超える場合、磁気特性が著しく低下するおそれがある。

次に、本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石の製造方法について説明する。本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石を製造するには、永久磁石用合金材料を含む原料を、成型し、焼結し、熱処理する方法などが挙げられる。
本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石を製造する際に用いられる永久磁石用合金材料としては、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石の組成に対応する組成を有し、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金と、金属粉末とを含むものを用いることが好ましい。永久磁石用合金材料として、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金と、金属粉末とを含むものを用いた場合、これを成形して焼結することにより容易に粒界相がＤｙ原子濃度の異なる第１粒界相と第２粒界相とを含むＲ−Ｔ−Ｂ系磁石が得られる。

さらに、永久磁石用合金材料は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金からなる粉末と金属粉末とが、混合されてなる混合物であることが好ましい。永久磁石用合金材料が、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金からなる粉末と金属粉末とが混合されてなる混合物である場合、粉末のＲ−Ｔ−Ｂ系合金と金属粉末とを混合するだけで、容易に品質の均一な永久磁石用合金材料が得られるとともに、これを成形して焼結することで、容易に品質の均一なＲ−Ｔ−Ｂ系磁石が得られる。

永久磁石用合金材料に含まれるＲ−Ｔ−Ｂ系合金において、Ｒは希土類元素から選ばれる１種または２種以上であって、Ｄｙを前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金中に２質量％〜１７質量％含むものであることが好ましい。
Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金からなる粉末の平均粒度（ｄ５０）は、３〜４．５μｍであることが好ましい。また、金属粉末の平均粒度（ｄ５０）は、０．０１〜３００μｍの範囲であることが好ましい。

また、永久磁石用合金材料に含まれる金属粉末としては、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｗ、Ｚｒ、ＴｉＡｌ合金、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｔａなどの粉末を用いることができ、特に限定されないが、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｗ、Ｚｒ、ＴｉＡｌ合金、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｔａのうちのいずれかを含むことが好ましく、Ｆｅ、Ｔａ、Ｗのうちのいずれかの粉末であることがより好ましい。

金属粉末は、永久磁石用合金材料中に０．００２質量％〜６質量％含まれていることが好ましく、０．０１質量％〜４質量％含まれていることがより好ましく、さらに０．５質量％〜２質量％含まれていることが好ましい。金属粉末の含有量が０．００２質量％未満であると、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石の粒界相がＤｙ原子濃度の異なる第１粒界相と第２粒界相とを含むものとならず、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石の保磁力（Ｈｃｊ）を十分に向上させることができない恐れがある。また、金属粉末の含有量が６質量％を超えると、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石の磁化（Ｂｒ）や最大エネルギー積（ＢＨｍａｘ）などの磁気特性の低下が顕著となるため好ましくない。

本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石を製造する際に用いられる永久磁石用合金材料は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金と金属粉末とを混合することにより製造することができるが、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金からなる粉末と金属粉末とを混合する方法により製造されたものであることが好ましい。
Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金からなる粉末は、例えば、ＳＣ（ストリップキャスト）法により合金溶湯を鋳造して鋳造合金薄片を製造し、得られた鋳造合金薄片を、例えば、水素解砕法などにより解砕し、粉砕機により粉砕する方法などによって得られる。

水素解砕法としては、室温で鋳造合金薄片に水素を吸蔵させ、３００℃程度の温度で熱処理した後、減圧して水素を脱気し、その後、５００℃程度の温度で熱処理して鋳造合金薄片中の水素を除去する方法などが挙げられる。水素解砕法において水素の吸蔵された鋳造合金薄片は、体積が膨張するので、合金内部に容易に多数のひび割れ（クラック）が発生し、解砕される。
また、水素解砕された鋳造合金薄片を粉砕する方法としては、例えば、ジェットミルなどの粉砕機により、水素解砕された鋳造合金薄片を０．６ＭＰａの高圧窒素を用いて平均粒度３〜４．５μｍに微粉砕して粉末とする方法などが挙げられる。

このようにして得られた永久磁石用合金材料を用いてＲ−Ｔ−Ｂ系磁石を製造する方法としては、例えば、永久磁石用合金材料に、潤滑剤として０．０２質量％〜０．０３質量％のステアリン酸亜鉛を添加した原料を、横磁場中成型機などを用いてプレス成型し、真空中で１０３０℃〜１０８０℃で焼結し、その後４００℃〜８００℃で熱処理する方法などが挙げられる。

なお、上述した例においては、ＳＣ法を用いてＲ−Ｔ−Ｂ系合金を製造する場合について説明したが、本発明において用いられるＲ−Ｔ−Ｂ系合金はＳＣ法を用いて製造されるものに限定されるものではない。例えば、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金を、遠心鋳造法、ブックモールド法などを用いて鋳造してもよい。

また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金と金属粉末とは、上述したように、鋳造合金薄片を粉砕してＲ−Ｔ−Ｂ系合金からなる粉末としてから混合してもよいが、例えば、鋳造合金薄片を粉砕する前に、鋳造合金薄片と金属粉末とを混合して永久磁石用合金材料とし、その後、鋳造合金薄片の含まれる永久磁石用合金材料を粉砕してもよい。この場合、鋳造合金薄片と金属粉末とからなる永久磁石用合金材料を、鋳造合金薄片の粉砕方法と同様にして粉砕して粉末とし、その後、上記と同様にして成形して焼結することにより、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石を製造することが好ましい。
また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金と金属粉末との混合は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金からなる粉末に、ステアリン酸亜鉛などの潤滑剤を添加した後に行ってもよい。

本発明の永久磁石用合金材料中の金属粉末は、微細で均一に分布していてもよいが、微細で均一に分布していなくてもよく、例えば、粒度１μｍ以上であってもよいし、５μｍ以上に凝集していても効果を発揮する。また、永久磁石用合金材料中に金属粉末が含まれていることによる保磁力向上の効果は、Ｄｙ濃度が高いほど大きく、Ｇａが含まれているとさらに大きく発現する。

本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石は、粒界相がＤｙの原子濃度の異なる第１粒界相と第２粒界相とを含み、第１粒界相のＤｙの原子濃度が、主相のＤｙの原子濃度より低く、第２粒界相のＤｙの原子濃度が、主相のＤｙの原子濃度より高いものであるので、高い保磁力（Ｈｃｊ）を有し、しかも十分に磁化（Ｂｒ）の高いモーター用の磁石として好適なものとなる。

Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石の保磁力（Ｈｃｊ）は、高いほど好ましいが、モーター用の磁石として用いる場合、３０ｋＯｅ以上であることが好ましい。モーター用の磁石において保磁力（Ｈｃｊ）が３０ｋＯｅ未満であると、モーターとしての耐熱性が不足する場合がある。
また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石の磁化（Ｂｒ）も高いほど好ましいが、モーター用の磁石として用いる場合、１０．５ｋＧ以上であることが好ましい。Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石の磁化（Ｂｒ）が１０．５ｋＧ未満であると、モーターのトルクが不足する恐れがあり、モーター用の磁石として好ましくない。

本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金中におけるＤｙ濃度を高くすることなく、十分に高い保磁力（Ｈｃｊ）が得られるものであるので、モーター、自動車、発電機、風力発電装置などに好適に用いられる優れた磁気特性を有するものとなる。

「実験例１〜４」
Ｎｄメタル（純度９９ｗｔ％以上）、Ｐｒメタル（純度９９ｗｔ％以上）、Ｄｙメタル（純度９９ｗｔ％以上）、フェロボロン（Ｆｅ８０％、Ｂ２０ｗ％）、Ａｌメタル（純度９９ｗｔ％以上）、Ｃｏメタル（純度９９ｗｔ％以上）、Ｃｕメタル（純度９９ｗｔ％以上）、Ｇａメタル（純度９９ｗｔ％以上）、鉄塊（純度９９％ｗｔ以上）を表１に示す合金Ａの成分組成になるように秤量し、アルミナるつぼに装填した。

その後、アルミナるつぼの入れられた高周波真空誘導炉の炉内をＡｒで置換し、１４５０℃まで加熱して溶融させて水冷銅ロールに溶湯を注ぎ、ロール周速度１．０ｍ／秒、平均厚み０．３ｍｍ程度、Ｒリッチ相間隔３〜１５μｍ、Ｒリッチ相以外（主相）の体積率≧（１３８−１．６ｒ）（ただし、ｒは希土類（Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙ）の含有量）となるようにＳＣ（ストリップキャスト）法により、鋳造合金薄片を得た。

このようにして得られた鋳造合金薄片のＲリッチ相間隔および主相の体積率を以下に示す方法により調べた。すなわち、平均厚みの±１０％以内の厚みの鋳造合金薄片を樹脂に埋め込んで研磨し、これを走査電子顕微鏡（日本電子ＪＳＭ−５３１０）にて反射電子像を撮影し、得られた３００倍の写真を用いて、Ｒリッチ相の間隔を測定するとともに主相の体積率を算出した。その結果、表１に示した合金ＡのＲリッチ相間隔は４〜５μｍであり、主相の体積率は９０〜９５％であった。

次に、鋳造合金薄片を以下に示す水素解砕法により解砕した。まず、鋳造合金薄片を直径５ｍｍ程度になるように粗粉砕し、室温の水素中に挿入して水素を吸蔵させた。続いて、粗粉砕して水素を吸蔵させた鋳造合金薄片を３００℃まで加熱する熱処理を行った。その後、減圧して水素を脱気し、さらに５００℃まで加熱する熱処理を行って鋳造合金薄片中の水素を放出除去し、室温まで冷却する方法により解砕した。
次に、水素解砕された鋳造合金薄片に、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛０．０２５ｗｔ％を添加し、ジェットミル（ホソカワミクロン１００ＡＦＧ）により、０．６ＭＰａの高圧窒素を用いて、水素解砕された鋳造合金薄片を平均粒度４．５μｍに微粉砕して粉末とした。

このようにして得られた表１に示す平均粒度のＲ−Ｔ−Ｂ系合金からなる粉末（合金Ａ）に、表２に示す粒度の金属粉末を、表３に示す割合（永久磁石用合金材料中に含まれる金属粉末の濃度（質量％））で添加して混合することにより永久磁石用合金材料を製造した。なお、金属粉末の粒度は、レーザ回析計によって測定した。

次に、このようにして得られた永久磁石用合金材料を、横磁場中成型機を用いて成計圧力０．８ｔ／ｃｍ^２でプレス成型して圧粉体とした。その後、得られた圧粉体を真空中で焼結した。焼結温度は１０８０℃で焼結した。その後５００℃で熱処理して冷却することにより、実験例１〜実験例４のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石を作製した。

そして、金属粉末を含む永久磁石用合金材料または金属粉末を含まない永久磁石用合金材料を用いて得られた実験例１〜実験例４のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石それぞれの磁気特性をＢＨカーブトレーサー（東英工業ＴＰＭ２−１０）で測定した。その結果を表３に示す。
なお、表３において「Ｈｃｊ」とは保磁力であり、「Ｂｒ」とは磁化であり、「ＳＲ」とは角形性であり、「ＢＨｍａｘ」とは最大エネルギー積である。また、これらの磁気特性の値は、それぞれ５個のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石の測定値の平均である。

また、ＦＥ−ＥＰＭＡ（電子プローブマイクロアナライザー（Electron Probe Micro Analyzer）を用いて、実験例１〜実験例４のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石の反射電子像を撮影し、そのコントラストによりＲ−Ｔ−Ｂ系磁石の主相、粒界相を判別し、ＷＤＸ（波長分散型Ｘ線分析装置）による点分析にて主相および粒界相の組成を調べ、組成比を算出した。その結果を表４に示す。

「実験例５〜１２」
表１に示す合金Ｂ、Ｃの成分組成となるように秤量し、実験例１〜４と同様の手順により表１に示す平均粒度のＲ−Ｔ−Ｂ系合金からなる粉末（合金Ｂ、Ｃ）を作製した。次に、合金Ｂ、Ｃに表２に示す粒度の金属粉末を、表３に示す割合で添加して混合することにより永久磁石用合金材料を製造した。これらの永久磁石用合金材料を実験例１〜４と同様の手順でプレス成型、焼結し、実験例５〜１２のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石を作製した。その後、実験例１〜４と同様に磁気特性と各相の組成比を測定した。

その結果を表５および表６に示す。なお、合金ＣはＤｙを含有しない合金であり、合金Ｃにより作製されたＲ−Ｔ−Ｂ系磁石は第２粒界相を含まないが、実験例９〜１１においては第１粒界相と組成の異なる相が観察されたので、便宜的に第２粒界相として表６に記載した。

表３〜表５に示すように、粒界相が平均原子量の異なる第１粒界相と第２粒界相とを含んでいる実験例１〜実験例３および実験例５〜７のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石では、粒界相が１種類のみの実験例４および実験例８のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石と比較して、保磁力（Ｈｃｊ）が高くなっている。このことより、粒界相が第１粒界相と第２粒界相とを含むことにより、Ｄｙの添加量を増やすことなく、保磁力を高くできることが分かる。
また、合金ＣはＤｙを含まない合金であるので実験例９〜１１のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石は第２粒界相を含まないものである。そのため、表３に示す様に実験例１２と比較して保持力は高くなっていない。

また、図１は、本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石の一例である実験例３のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石の顕微鏡写真である。図１に示すＲ−Ｔ−Ｂ系磁石の顕微鏡写真（ＦＥ−ＥＰＭＡの反射電子像）において、黒に近い濃い灰色の部分は主層であり、薄い灰色の部分は粒界相である。そして、図１に示すＲ−Ｔ−Ｂ系磁石では、粒界相がＤｙの原子濃度の異なる第１粒界相（図１の薄い灰色の部分の中でもより白に近い色の部分）と第２粒界相（図１の薄い灰色の部分の中では黒っぽい色の部分）とを含んでいることが分かる。
なお、反射電子像は倍率２０００倍、加速電圧は１５ｋＶで撮影した。

また、図２は、本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石の一例である実験例１のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石の顕微鏡写真である。図２に示すＲ−Ｔ−Ｂ系磁石の顕微鏡写真（ＦＥ−ＥＰＭＡの反射電子像）において、黒に近い濃い灰色の部分は主層である。そして、図２に示すＲ−Ｔ−Ｂ系磁石では、金属粉末であるＷ（図２の薄い灰色の部分の中でもより白に近い色の部分）の周囲にＷのホウ化物（図２の薄い灰色の部分の中では黒っぽい色の部分）が析出していることが分かる。
なお、反射電子像は倍率１０００倍、加速電圧は１５ｋＶで撮影した。

Claims (13)

1. Ｒ_２Ｆｅ_１４Ｂを主として含む主相と、主相よりＲを多く含む粒界相とを備えた焼結体からなり、
   ＲはＮｄとＤｙを必須元素として含む希土類元素であり、
   前記粒界相がＤｙの原子濃度の異なる第１粒界相と第２粒界相とを含むことを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石。
2. 前記第１粒界相のＤｙの原子濃度が、前記主相のＤｙの原子濃度より低く、
   前記第２粒界相のＤｙの原子濃度が、前記主相のＤｙの原子濃度より高いことを特徴とする、請求項１に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石。
3. 前記第２粒界相のＤｙの原子濃度が、前記主相のＤｙの原子濃度の１．５倍〜３倍であることを特徴とする、請求項２に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石。
4. 前記第２粒界相のＤｙの原子濃度が、前記第１粒界相のＤｙの原子濃度の２倍〜６倍であることを特徴とする、請求項２または請求項３に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石。
5. 前記第２粒界相のＤｙの原子濃度が、２〜９ａｔ％であることを特徴とする、請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石。
6. 前記第２粒界相に含まれる希土類元素の合計原子濃度が、前記第１粒界相に含まれる希土類元素の合計原子濃度より低いことを特徴とする、請求項２〜請求項５のいずれか一項に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石。
7. 前記第２粒界相に含まれる希土類元素の合計原子濃度が、３０〜４０ａｔ％であることを特徴とする、請求項２〜請求項６のいずれか一項に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石。
8. 前記第２粒界相の酸素の原子濃度が、前記主相および前記第１粒界層の酸素の原子濃度より高いことを特徴とする、請求項２〜請求項７のいずれか一項に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石。
9. 前記第２粒界相の酸素の原子濃度が、希土類元素の合計原子濃度の１．３倍〜１．５倍であることを特徴とする、請求項２〜請求項８のいずれか一項に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石。
10. 請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石を備えることを特徴とするモーター。
11. 請求項１０に記載のモーターを備えることを特徴とする自動車。
12. 請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石を備えることを特徴とする発電機。
13. 請求項１２に記載の発電機を備えることを特徴とする風力発電装置。