R-t-b系稀土類燒結(jié)磁鐵及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵及其制造方法，該R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵由作為稀土類元素的R，作為以Fe為主成分的過渡金屬的T，包含選自Al、Ga、Cu中的1種以上金屬的金屬元素M，B和不可避免雜質(zhì)構(gòu)成，包含13～15.5原子％的R，包含5.0～6.0原子％的B，包含0.1～2.4原子％的M，T和不可避免雜質(zhì)為其余部分，作為上述稀土類元素即R，包含大于0原子％且0.01原子％以下的Tb。
【專利說明】
R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵及其制造方法。
[0002] 本發(fā)明基于2015年3月25日在日本提出申請的日本特愿2015-062736號以及2015 年12月3日在日本提出申請的日本特愿2015-236770號主張優(yōu)先權(quán)，將其內(nèi)容援引于此。
【背景技術(shù)】
[0003] 以往，R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵（以下有時簡寫為"R-T-B系磁鐵"）用于硬盤驅(qū)動器 的音圈電機、混合動力汽車或電動汽車的發(fā)動機用電機等電機。
[0004] R-T-B系磁鐵通過將以Nd、Fe、B為主成分的R-T-B系合金粉末成型而燒結(jié)來得到。 通常，在R-T-B系合金中，R是Nd和以Pr、Dy、Tb等其它稀土類元素取代Nd的一部分的元素 。T 是Fe和以Co、Ni等其它過渡金屬取代Fe的一部分的元素。B為硼，能以CSN取代一部分硼。
[0005] -般的R-T-B系磁鐵的組織主要由主相和富R相構(gòu)成。主相由R2T14B構(gòu)成。富R相是 存在于主相的晶界且Nd濃度高于主相的相。富R相也被稱為晶界相。
[0006] 對于R-T-B系合金的組成，通常為了提高R-T-B系磁鐵的組織中的主相的比例，Nd 與Fe與B的比盡量接近R2T14B(例如，參照非專利文獻1)。
[0007] 此外，汽車用電機中使用的R-T-B系磁鐵在電機內(nèi)暴露于高溫下，因此要求高的頑 磁力(Hcj)。
[0008] 作為提高R-T-B系磁鐵的頑磁力的技術(shù)，有將R-T-B系合金的R從Nd取代為Dy或Tb 的技術(shù)。然而，Dy和Tb不僅資源不均，而且產(chǎn)量也受限，因此對其供給產(chǎn)生擔(dān)心。因此，研究 有不增加 R-T-B系合金所含的Dy或Tb的含量而使R-T-B系磁鐵的頑磁力提高的技術(shù)。
[0009] 本發(fā)明的發(fā)明人等研究了 R-T-B系合金的組成，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，特定的B濃度低于以 往的R-T-B系合金時頑磁力提高。然后，成功地開發(fā)了即使Dy或Tb的含量為零或非常少，也 可得到高頑磁力的R-T-B系磁鐵的R-T-B系合金(例如，參照專利文獻1)。
[0010] 使用本發(fā)明的發(fā)明人等所開發(fā)的R-T-B系合金制造的R-T-B系磁鐵具有由R2T14B構(gòu) 成的主相、以及與主相相比更多地含有R的晶界相。在該R-T-B系磁鐵中，作為晶界相，除以 往認(rèn)可的稀土類元素濃度高的晶界相（富R相）以外，還包含與以往的晶界相相比稀土類元 素濃度低且過渡金屬元素濃度高的晶界相(富過渡金屬相）。富過渡金屬相是能夠承擔(dān)頑磁 力的相，富過渡金屬相存在于晶界相的R-T-B系磁鐵是顛覆以往的常識的劃時代的磁鐵。 [0011]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0012]專利文獻
[0013] 專利文獻1:日本特開2013-216965號公報 [0014]非專利文獻
[0015]非專利文獻1:佐川真人，永久磁鐵-材料科學(xué)與應(yīng)用-2008年11月30日，第一版第2 次印刷發(fā)行，256頁~261頁

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 本發(fā)明的發(fā)明人等所開發(fā)的R-T-B系磁鐵在抑制Dy或Tb中的至少一者的含量的同 時顯示高頑磁力(He j )，但要求進一步提高頑磁力。
[0017] 本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，本發(fā)明的發(fā)明人等的目的是提供一種對開發(fā)的 上述R-T-B系磁鐵進一步施加改良而具有更高的頑磁力(He j)的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵及 其制造方法。
[0018] 本發(fā)明為了解決上述課題，采用了以下方法。
[0019] (1)一種R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵，由作為稀土類元素的R、作為以Fe為主成分的過 渡金屬的T、包含選自Al、Ga、Cu中的1種以上金屬的金屬元素 M、B和不可避免雜質(zhì)構(gòu)成，包含 13~15.5原子％的1?，包含5.0~6.0原子％的1包含0.1~2.4原子％的]^! 1和不可避免雜質(zhì) 為其余部分，其特征在于，作為上述稀土類元素即R，包含大于〇原子％且〇.01原子％以下的 Tb〇
[0020] (2)如（1)所述的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵，其特征在于，具有包含Tb的fcTwB結(jié)晶 結(jié)構(gòu)的粒子。
[0021] (3)如（1)或(2)所述的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵，其特征在于，滿足下述(式1)。
[0022] 0.32<B/TRE<0.40 · ·(式1)
[0023]在（式1)中，B表示硼元素的濃度（原子％ )，TRE表示稀土類元素合計的濃度（原 子％)。
[0024] (4)如（1)~(3)中任一項所述的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵，其特征在于，作為上述 過渡金屬即T，包含0.015~0.10原子％的冗『。
[0025] (5)如（1)~(4)中任一項所述的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵，其特征在于，至少包含 Ga作為上述金屬元素 M。
[0026] (6)-種R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法，其特征在于，具有燒結(jié)工序、第1熱 處理工序和第2熱處理工序;在上述燒結(jié)工序中，使用R-T-B系磁鐵用合金和添加合金形成 燒結(jié)體;上述R-T-B系磁鐵用合金由作為稀土類元素的R、作為以Fe為主成分的過渡金屬的 !\包含選自41、6&、(：11中的1種以上金屬的金屬元素1、8和不可避免雜質(zhì)構(gòu)成，包含13~15.5 原子％的1?，包含5.0~6.0原子％的1包含0.1~2.4原子％的^! 1和不可避免雜質(zhì)為其余部 分;上述添加合金由作為必須包含Tb的稀土類元素的R、作為以Fe為主成分的過渡金屬的T、 包含選自六1、6 &、〇1中的1種以上金屬的金屬元素1、8和不可避免雜質(zhì)構(gòu)成，包含13~15.5原 子％的1?，包含5.0~6.0原子％的1包含0.1~2.4原子％的^! 1和不可避免雜質(zhì)為其余部 分;在上述第1熱處理工序中，將上述燒結(jié)體放入熱處理爐內(nèi)，進行在790~920°C保持0.5~ 10小時的熱處理，其后以100 °C/分鐘以上的冷卻速度進行冷卻；在上述第2熱處理工序中， 進行將上述第1熱處理后的上述燒結(jié)體在480~620°C保持0.05~10小時的熱處理，其后以 100 °C /分鐘以上的冷卻速度進行冷卻。
[0027] (7)如(6)所述的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法，其特征在于，上述添加合金 具有包含Tb的fcTwB結(jié)晶相。
[0028] (8)如(6)或(7)所述的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法，其特征在于，滿足下 述(式1)。
[0029] 0.32<B/TRE<0.40 · ·(式1)
[0030]在（式1)中，B表示硼元素的濃度（原子％ )，TRE表示稀土類元素合計的濃度（原 子％)。
[0031] (9)如（6)~（8)中任一項所述的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法，其特征在 于，上述R-T-B系磁鐵用合金不含Tb。
[0032] (10)如(6)~(9)中任一項所述的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法，其特征在 于，將上述R-T-B系磁鐵用合金和上述添加合金在上述燒結(jié)工序之前進行混合。
[0033] (11)如（10)所述的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法，其特征在于，將上述R-T- B系磁鐵用合金和上述添加合金的混合物的Tb的含量設(shè)為大于0原子％且0.01原子％以下。 [0034]根據(jù)本發(fā)明的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵，可以提供一種抑制Dy或Tb中的至少一者 的含量的同時具有高頑磁力的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法，可以提供一種抑制Dy或Tb中 的至少一者的含量的同時具有高頑磁力的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法。
【附圖說明】
[0036]圖1是表示合金的制造裝置的一個例子的正面示意圖。
[0037]圖2是用于說明制造本發(fā)明的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵的方法的一個例子的圖。 [0038]圖3是表示關(guān)于未添加 Dy的R-T-B系磁鐵的實施例2、3和比較例3、4的Tb的含量與 頑磁力的關(guān)系的圖。
[0039] 圖4是表示實施例1和比較例4的R-T-B系磁鐵的利用FE-EPMA的觀察結(jié)果的圖，（a) 為Tb圖像，（b)為Nd圖像，（c)為Fe圖像，（d)為B圖像，（e)為組成圖像。
[0040] 符號說明
[0041] 1…制造裝置，2…鑄造裝置，3…加熱裝置，4…貯藏容器，5…箱，6…腔室，6a···鑄 造室，6b…保溫?貯藏室，7…料斗，21···破碎裝置，31···加熱器，32···開閉式載置臺組，33··· 開閉式載置臺。
【具體實施方式】
[0042]以下，對本發(fā)明的一個實施方式的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵及其制造方法詳細地 進行說明。本發(fā)明不限定于以下說明的一個實施方式，可以在不變更其主旨的范圍內(nèi)進行 適當(dāng)變更而實施。本發(fā)明的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵也可以在不偏離本發(fā)明的目的的范圍 內(nèi)包含其它元素。
[0043] "R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵"
[0044] 本實施方式的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵（以下有時簡寫為"R-T-B系磁鐵"）由作為 稀土類元素的R、作為以Fe為主成分的過渡金屬的T、包含選自Al、Ga、Cu中的1種以上金屬的 金屬元素 M、B和不可避免雜質(zhì)構(gòu)成。本實施方式的R-T-B系磁鐵包含13~15.5原子％的1?，包 含5.0~6.0原子％的8，包含0.1~2.4原子％的1 T和不可避免雜質(zhì)為其余部分，作為稀土 類元素即R，包含大于0原子％且〇.〇1原子％以下的Tb。
[0045] 若R-T-B系磁鐵所含的R的含量小于13原子％ ^IJR-T-B系磁鐵的頑磁力變得不充 分。此外，若R的含量大于15.5原子％，則1?-1'-8系磁鐵的剩余磁化變低。
[0046] 本實施方式的R-T-B系磁鐵包含大于0原子％且0.01原子％以下的Tb。優(yōu)選包含 0.002~0.008原子％的抑。!^的含量為微量，但通過包含該范圍的量，與本發(fā)明的發(fā)明人等 所開發(fā)的R-T-B系磁鐵相比頑磁力(Hcj)進一步提高。
[0047] Tb主要存在于主相與晶界相的邊界附近。無法特定其在主相內(nèi)或在晶界相內(nèi)，但 以微量就可看到頑磁力顯著的提高，因此認(rèn)為存在于晶界相的可能性較高。
[0048]認(rèn)為通過將包含添加的Tb的合金的微粒表面在熱處理中熔融，擴散于磁鐵的晶界 而被覆主相粒子表面，頑磁力提尚。
[0049]添加的合金的Tb優(yōu)選作為形成fcTwB結(jié)晶結(jié)構(gòu)的粒子的R的1個成分而含有。這是 因為，在燒結(jié)溫度下r2t14b結(jié)晶稍微熔融，Tb擴散至磁鐵的晶界而供給至主相的最表面。添 加的合金僅恪融表面，因此燒結(jié)后的磁鐵中存在包含Tb的R2T14B結(jié)晶結(jié)構(gòu)的粒子。
[0050]本實施方式的R-T-B系磁鐵可以包含或不含Dy。作為R-T-B系磁鐵所含的除Dy以外 的稀土類元素，可舉出 3(3、￥、1^、〇6、？1'、制、？111、3111411、6(1、!1〇、1'13 41'、1'111、￥13、1^1。這些稀土類 元素中，特別優(yōu)選使用陽、？^07、113。此外，1?-1'-8系磁鐵的1?優(yōu)選以陽為主成分。
[0051 ] R-T-B系磁鐵所含的金屬元素 Μ是選自Al、Ga、Cu中的1種以上的金屬。金屬元素 Μ所 含的選自Al、Ga、Cu中的1種以上的金屬在制造 R-T-B系磁鐵時促進富過渡金屬相的生成。其 結(jié)果，使R-T-B系磁鐵的頑磁力(He j)有效地提高。
[0052] R-T-B系磁鐵中，金屬元素 Μ包含0.1~2.4原子％。因此，在制造 R-T-B系磁鐵時，促 進富過渡金屬相的生成。若R-T-B系磁鐵所含的金屬元素 Μ小于0.1原子％，則促進富過渡金 屬相的生成的效果不足。其結(jié)果，有可能R-T-B系磁鐵中未形成富過渡金屬相，R2T 17相析出， R-T-B系磁鐵的頑磁力(He j)變得不充分。
[0053] 為了充分地生成富過渡金屬相，R-T-B系磁鐵所含的金屬元素 Μ的含量優(yōu)選為0.7 原子％以上。此外，若R-T-B系磁鐵所含的金屬元素 Μ大于2.4原子％，則1?-1'-8系磁鐵的磁化 (Br)、最大能積(BHmax)等磁特性下降。為了確保R_T_B系磁鐵的磁化和最大能積，R_T_B系 磁鐵所含的金屬元素 Μ的含量優(yōu)選為2.4原子％以下。
[0054] 金屬元素 Μ包含Cu時，用于制造 R-T-B系磁鐵的燒結(jié)變得容易，為優(yōu)選。金屬元素 Μ 包含Cu時，若R-T-B系磁鐵中的Cu的濃度小于1.0原子％，則!?-!^系磁鐵的剩余磁化(Br)良 好。
[0055] R-T-B系磁鐵所含的B是硼，可以以C或N取代一部分。B含量為5.0~6.0原子％。進 而，本實施方式的R-T-B系磁鐵優(yōu)選滿足下述(式1)。在本實施方式中，若B含量為上述范圍、 優(yōu)選B/TRE為上述范圍，則成為頑磁力高的R-T-B系磁鐵。其理由推定如下所示。
[0056] 0.32<B/TRE<0.40 · ·(式1)
[0057]在（式1)中，B表示硼元素的濃度（原子％ )，TRE表示稀土類元素合計的濃度（原 子％)。
[0058]若B含量為上述范圍、優(yōu)選為B/TRE為上述范圍，則R-T-B系磁鐵中所含的過渡金屬 和稀土類元素的含量相對變多。其結(jié)果，在R-T-B系磁鐵的制造工序中，利用金屬元素 Μ有效 地促進富過渡金屬相的生成。因此，R-T-B系磁鐵成為充分地生成有富過渡金屬相的具有高 的頑磁力的磁鐵。
[0059] 此外，若R-T-B系磁鐵中的Β的含量大于6.0原子％，則!?-!^系磁鐵中包含富Β相， 頑磁力變得不充分。因此，R-T-B系磁鐵中的Β的含量設(shè)為6.0原子％以下，優(yōu)選設(shè)為5.5原 子％以下。
[0060] 此外，由上述(式1)表示的B/TRE為0.32~0.40，R-T-B系磁鐵為了得到高的頑磁 力，進一步優(yōu)選設(shè)為ο · 34~Ο · 38。
[0061 ] R-T-B系磁鐵所含的Τ是以Fe為主成分的過渡金屬。
[0062]作為R-T-B系磁鐵的T所含的除Fe以外的過渡金屬，可使用各種3~11族元素。具體 而言，例如可舉出Co、Zr、Nb等。在R-T-B系磁鐵的T除包含F(xiàn)e以外包含Co時，可以改善Tc(居 里溫度)和耐腐蝕性，為優(yōu)選。此外，如上所述，在R-T-B系磁鐵的T除包含F(xiàn)e以外包含Nb時， 在用于制造 R-T-B系磁鐵的燒結(jié)時主相的晶粒生長也被抑制，因此為優(yōu)選。此外，在R-T-B系 磁鐵的T除包含F(xiàn)e以外微量包含Zr (例如，0.015~0.10原子％ )時，可以制成維持高矩形性 (Hk/Hc j)的同時頑磁力高的R-T-B系磁鐵。
[0063] R-T-B系磁鐵所含的、T含量相對于B含量的比（T/B)優(yōu)選為13~15.5。若R-T-B系磁 鐵的T/B為上述范圍，則R-T-B系磁鐵的頑磁力進一步變高。此外，若R-T-B系磁鐵的T/B為13 ~15.5，則在R-T-B系磁鐵的制造工序中，富過渡金屬相的生成被更有效地促進。若R-T-B系 磁鐵的T/B為15.5以下、更優(yōu)選為15以下，則在制造時R 2Tn相在R-T-B系磁鐵中難以生成，可 得到良好的頑磁力和矩形性。此外，若R-T-B系磁鐵的T/B為13以上、更優(yōu)選為13.5以上，則 R-T-B系磁鐵的剩余磁化良好。
[0064] 本實施方式的R-T-B系磁鐵具備由feTwB構(gòu)成的主相、以及與主相相比更多地包含 R的晶界相。晶界相具有富R相、以及R的濃度低于富R相且過渡金屬元素的濃度高的富過渡 金屬相。富R相是稀土類元素的合計原子濃度為50原子％以上的相。富過渡金屬相是稀土類 元素的合計原子濃度為25~35原子％的相。
[0065] R-T-B系磁鐵所含的富過渡金屬相的面積率更優(yōu)選為0.005面積％~3面積％。若 富過渡金屬相的面積率為上述范圍內(nèi)，則可更有效地得到由晶界相中包含富過渡金屬相所 致的頑磁力提高效果。與此相對，若富過渡金屬相的面積率小于0.005面積％，則有可能 R2Tn相析出，使頑磁力(Hcj)提高的效果變得不充分。此外，若富過渡金屬相的面積率大于3 面積％，貝有可能剩余磁化(Br)、最大能積（（BH) maX)下降等對磁特性造成不良影響，因此 不優(yōu)選。
[0066] R-T-B系磁鐵的富過渡金屬相的面積率可通過以下所示的方法進行研究。首先，將 R-T-B系磁鐵埋入導(dǎo)電性的樹脂，切削與取向方向平行的面，進行鏡面研磨。接下來，用反射 電子圖像以1500倍左右的倍率觀察經(jīng)鏡面研磨的表面，通過其對比度來判別主相、富R相、 富過渡金屬相。其后，算出對于富過渡金屬相的單位截面的面積率。
[0067] 富過渡金屬相的面積率可以通過調(diào)節(jié)用作原料的磁鐵用合金(或磁鐵用合金和添 加合金）的組成，或調(diào)整后述的燒結(jié)工序、第1熱處理工序、第2熱處理工序中的至少任一個 熱處理條件來容易地調(diào)節(jié)。
[0068]富過渡金屬相中的Fe的原子濃度優(yōu)選為50~70原子％。若富過渡金屬相中的Fe的 原子濃度為上述范圍內(nèi)，則由包含富過渡金屬相所致的頑磁力提高效果變得更顯著。
[0069] "R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法"
[0070]以下對本發(fā)明的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法進行說明。
[0071]〔合金制造工序〕
[0072]本發(fā)明的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵的制造中使用的合金例如可以通過SC(薄帶連 鑄)法例如將1450 °C左右的溫度的規(guī)定組成的熔融合金進行鑄造而制造鑄造合金。此時，也 可以將鑄造后的鑄造合金的冷卻速度在500~900°C暫時延遲而進行促進合金內(nèi)的成分的 擴散的處理(溫度保持工序）。
[0073]接下來，將所得的鑄造合金破碎，制成鑄造合金薄片。其后，將鑄造合金薄片通過 氫破碎法等進行破碎，利用粉碎機粉碎。通過以上工序可得到磁鐵用合金。
[0074]作為R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵用合金，例如由作為稀土類元素的R、作為以Fe為主 成分的過渡金屬的T、包含選自Al、Ga、Cu中的1種以上金屬的金屬元素 M、B和不可避免雜質(zhì) 構(gòu)成。磁鐵用合金可以并用R-T-B系磁鐵用合金和添加合金;上述R-T-B系磁鐵用合金（以下 有時稱為"第1合金"）包含13~15.5原子％的1?，包含5.0~6.0原子％的1包含0.1~2.4原 子％的1 T和不可避免雜質(zhì)為其余部分;上述添加合金（以下有時稱為"第2合金"）由作為必 須包含Tb的稀土類元素的R、作為以Fe為主成分的過渡金屬的T、包含選自Al、Ga、Cu中的1種 以上金屬的金屬元素 M、B和不可避免雜質(zhì)構(gòu)成，包含13~15.5原子％的1?，包含5.0~6.0原 子％的8，包含0.1~2.4原子％的11，T和不可避免雜質(zhì)為其余部分。
[0075]以下，在簡寫為R-T-B系磁鐵用合金時是指上述第1合金，在簡寫為添加合金時是 指上述第2合金。
[0076]作為R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵用合金，例示有并用R-T-B系磁鐵用合金(第1合金） 和添加合金(第2合金)這2種的情況，但不限定于此。也可以添加3種以上的合金。
[0077]用作R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵用合金的添加合金優(yōu)選具有包含Tb的fcTwB結(jié)晶相。 這是因為，若具有包含Tb的fcTwB結(jié)晶相，則使用其制造 R-T-B系磁鐵時，可以制造具有包含 Tb的R2T14B結(jié)晶結(jié)構(gòu)的粒子且發(fā)揮高頑磁力的磁鐵。
[0078]在并用R-T-B系磁鐵用合金(第1合金)和添加合金(第2合金)這2種作為R-T-B系稀 土類燒結(jié)磁鐵用合金時，若在燒結(jié)工序之前則可以在任何階段將這2種合金或合金薄片混 合。例如，可以在利用粉碎機粉碎之前的氫破碎的階段混合，也可以在粉碎后混合。
[0079] R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵用合金無需包含Dy，但也可以為了得到規(guī)定的頑磁力而 含有。
[0080]進而，R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵用合金優(yōu)選滿足下述(式1)。
[0081 ] 0.32<B/TRE<0.40 · ·(式1)
[0082]在（式1)中，B表示硼元素的濃度（原子％ )，TRE表示稀土類元素合計的濃度（原 子％)。
[0083]若R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵用合金所含的R的含量小于13原子％，則使用其得到的 R-T-B系磁鐵的頑磁力變得不充分。此外，若R的含量大于15.5原子％，則使用其制造的R-T-B系磁鐵的剩余磁化變低。
[0084] 如上所述，使用R-T-B系磁鐵用合金(第1合金)和添加合金(第2合金)這2種作為R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵用合金時，作為R-T-B系磁鐵用合金(第1合金)所含的稀土類元素，可 舉出 3(3、￥、1^、〇6、？匕恥、卩111、5111411、6(1、〇7、113、!1〇41、1'111、￥13、1^。這些之中，特別優(yōu)選使用 Nd、Pr、Dy。此外，磁鐵用合金的R優(yōu)選以Nd為主成分。此外，作為添加合金(第2合金)所含的 稀土類元素，Tb為必須成分，作為其它成分，可舉出Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Dy、 !1 〇』^1'111、￥13、1^。這些之中，特別優(yōu)選使用恥、？廣07。此外，磁鐵用合金的1?優(yōu)選以恥為主成 分。
[0085] R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵用合金所含的金屬元素 Μ是選自Al、Ga、Cu中的1種以上金 屬。金屬元素 Μ所含的選自Al、Ga、Cu中的1種以上金屬在制造 R-T-B系磁鐵時促進富過渡金 屬相的生成。其結(jié)果，使R-T-B系磁鐵的頑磁力(Hcj)有效地提高。
[0086] R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵用合金包含0.1~2.4原子％的金屬元素 M。因此，通過將 磁鐵用合金進行燒結(jié)、熱處理，可得到包含富R相和富過渡金屬相的R-T-B系磁鐵。若磁鐵用 合金所含的金屬元素 Μ小于0.1原子％，則促進富過渡金屬相的生成的效果不足。其結(jié)果，有 可能R-T-B系磁鐵中未形成富過渡金屬相，R-T-B系磁鐵的頑磁力(Hcj)變得不充分。為了充 分地生成富過渡金屬相，磁鐵用合金所含的金屬元素 Μ的含量優(yōu)選為0.7原子％以上。此外， 若磁鐵用合金所含的金屬元素 Μ大于2.4原子％ ^IJR-T-B系磁鐵的磁化（Br)、最大能積 (BHmax)等磁特性下降。為了確保R-T-B系磁鐵的磁化和最大能積，磁鐵用合金所含的金屬 元素 Μ的含量優(yōu)選為2.4原子％以下。
[0087] 金屬元素 Μ包含Ga時，Ga由于抑制R2T17相的生成的效果高，因此可以防止由生成 R2Tn相所致的頑磁力、矩形性的下降。因此，金屬元素 Μ優(yōu)選包含Ga。
[0088] 金屬元素 Μ包含Cu時，磁鐵用合金的燒結(jié)變得容易，為優(yōu)選。金屬元素 Μ包含Cu時， 若磁鐵用合金中的Cu的濃度小于1.0原子％，則使用磁鐵用合金制造的R-T-B系磁鐵的剩余 磁化(Br)良好。
[0089] R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵用合金所含的B為硼，可以以C或N取代一部分。B含量為 5.0~6.0原子％，且稀土類元素濃度相對于B濃度的比即B/TRE滿足上述(式1)。因此，在本 實施方式中，使用該磁鐵用合金制造的R-T-B系磁鐵的頑磁力高。推定該理由如下所示。
[0090] 若R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵用合金的B含量和B/TRE為上述范圍，則使用磁鐵用合 金制造的R-T-B系磁鐵成為晶界相均勻分布的磁鐵，可得到高的頑磁力。并且，若磁鐵用合 金的B含量和B/TRE為上述范圍，則磁鐵用合金中所含的過渡金屬和稀土類元素的含量相對 變多。其結(jié)果，在R-T-B系磁鐵的制造工序中，有效地促進富過渡金屬相的生成。因此，使用 該磁鐵用合金制造的R-T-B系磁鐵成為充分地生成富過渡金屬相的磁鐵，具有高的頑磁力。
[0091] 若R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵用合金中的B的含量小于5.0原子％，則有時R2T 17相在 R-T-B磁鐵中析出，頑磁力不足。若磁鐵用合金中的B的含量大于6.0原子％，則使用它制造 的R-T-B系磁鐵中包含富B相，頑磁力變得不充分。因此，磁鐵用合金中的B的含量設(shè)為6.0原 子％以下，優(yōu)選設(shè)為5.5原子％以下。
[0092] R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵用合金所含的T是以Fe為主成分的過渡金屬。作為R-T-B 系磁鐵的T所含的除Fe以外的過渡金屬，可使用各種3~11族元素。具體而言，例如可舉出 Co、Zr、Nb等。在R-T-B系磁鐵的T除包含F(xiàn)e以外包含Co時，可以改善Tc(居里溫度)和耐腐蝕 性，為優(yōu)選。此外，如上所述，在R-T-B系磁鐵的T除包含F(xiàn)e以外包含Nb時，在用于制造 R-T-B 系磁鐵的燒結(jié)時主相的晶粒生長也被抑制，因此為優(yōu)選。此外，在R-T-B系磁鐵的T除包含F(xiàn)e 以外微量包含Zr (例如，0.015~0.10原子％ )時，可以制成維持高矩形性(Hk/Hc j)的同時頑 磁力高的R-T-B系磁鐵。
[0093] R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵用合金所含的、T含量相對于B含量的比（T/B)優(yōu)選為13~ 15.5。若磁鐵用合金的T/B為上述范圍，則使用磁鐵用合金制造的R-T-B系磁鐵的頑磁力進 一步變高。此外，若磁鐵用合金的T/B為13~15.5,則在R-T-B系磁鐵的制造工序中，可更有 效地促進富過渡金屬相的生成。若磁鐵用合金的T/B為15.5以下、更優(yōu)選為15以下，則可以 在使用磁鐵用合金制造的R-T-B系磁鐵中防止生成R 2T17相，防止頑磁力、矩形性下降。此外， 若磁鐵用合金的T/B為13以上、更優(yōu)選為13.5以上，則使用磁鐵用合金制造的R-T-B系磁鐵 的剩余磁化良好。
[0094]若在R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵用合金中作為雜質(zhì)等而包含的氧、氮和碳的合計濃 度高，則在燒結(jié)工序中這些元素與稀土類元素 R結(jié)合而消耗稀土類元素 R。因此，在磁鐵用合 金中所含的稀土類元素 R中，在燒結(jié)工序后進行的第1熱處理工序和第2熱處理工序中，作為 富過渡金屬相的原料而利用的稀土類元素 R的量變少。其結(jié)果，有可能富過渡金屬相的生成 量變少，R-T-B系磁鐵的頑磁力變得不充分。
[0095]因此，R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵用合金中所含的氧、氮和碳的合計濃度優(yōu)選為2原 子％以下。通過將R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵用合金中所含的氧、氮和碳的合計濃度設(shè)為2原 子％以下，可以抑制在燒結(jié)工序中消耗稀土類元素 R，可以確保富過渡金屬相的生成量。因 此，可得到頑磁力(He j)高的R-T-B系磁鐵。
[0096] R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵用合金具備由R2T14B構(gòu)成的主相、以及與主相相比更多地 包含R的晶界相。
[0097]作為制造本發(fā)明的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵用的合金的工序的一個例子，對使用 圖1所示的制造裝置制造的方法進行說明。
[0098](合金的制造裝置）
[0099]圖1是表示合金的制造裝置的一個例子的正面示意圖。
[0100] 圖1所示的合金的制造裝置1具備：鑄造裝置2、破碎裝置21、配置于破碎裝置21的 下方的加熱裝置3、以及配置于加熱裝置3的下方的貯藏容器4。
[0101] 破碎裝置21將利用鑄造裝置2而鑄造的鑄造合金塊破碎而制成鑄造合金薄片。如 圖1所示，在破碎裝置21與開閉式載置臺組32之間具備將鑄造合金薄片引導(dǎo)至加熱裝置3的 開閉式載置臺組32上的料斗7。
[0102] 加熱裝置3由加熱器31和箱5構(gòu)成。箱5具備貯藏容器4、以及設(shè)置于貯藏容器4的上 部的開閉式載置臺組32。開閉式載置臺組32由多個開閉式載置臺33構(gòu)成。開閉式載置臺33 在"閉"時載置由破碎裝置21供給的鑄造合金薄片，在"開"時使鑄造合金薄片輸出至貯藏容 器4〇
[0103] 此外，制造裝置1具備使箱5可自由移動的帶式輸送機51(可移動裝置），利用帶式 輸送機51使得箱5可以在圖1中的左右方向移動。
[0104] 此外，圖1所示的制造裝置1具備腔室6。腔室6具備鑄造室6a、以及設(shè)置于鑄造室6a 的下方而與鑄造室6a連通的保溫·貯藏室6b。鑄造室6a收納有鑄造裝置2,保溫·貯藏室6b 收納有加熱裝置3。
[0105] 在本實施方式中，對于制造 R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵用的合金，首先，在未圖示的 溶解裝置中制備1450 °C左右的溫度的規(guī)定組成的熔融合金。接下來，將所得的熔融合金使 用未圖示的澆口盤供給至鑄造裝置2的由水冷銅輥構(gòu)成的冷卻輥22而使其凝固，制成鑄造 合金。其后，使鑄造合金從冷卻輥22脫離，通過破碎裝置21的破碎輥之間而破碎，從而制成 鑄造合金薄片。
[0106] 破碎的鑄造合金薄片通過料斗7,堆積于配置于料斗7的下方的處于開閉式載置臺 組32的"閉"的狀態(tài)的開閉式載置臺33上。堆積于開閉式載置臺33上的鑄造合金薄片利用加 熱器31而加熱。
[0107] 在本實施方式中，直到制造的大于800°C的鑄造合金成為小于500°C的溫度為止期 間進行在一定的溫度維持10秒~120秒的溫度保持工序。在本實施方式中，在開閉式載置臺 33上供給800°C~500 °C的溫度范圍內(nèi)的鑄造合金薄片，從鑄造合金薄片堆積于開閉式載置 臺33上的時刻開始利用加熱器31的加熱。由此，開始將鑄造合金以一定的溫度維持10秒~ 120秒的溫度保持工序。
[0108] 然后，堆積于開閉式載置臺33上的鑄造合金薄片在經(jīng)過規(guī)定的時間的時刻使開閉 式載置臺33處于"開"的狀態(tài)而落到貯藏容器4。由此，加熱器31的熱無法達到鑄造合金薄 片，恢復(fù)鑄造合金薄片的冷卻，溫度保持工序結(jié)束。
[0109] 推定在進行溫度保持工序時，鑄造合金所含的元素通過在鑄造合金內(nèi)移動的元素 的再配置，促進包含選自Al、Ga、Cu中的1種以上金屬的金屬元素 Μ以及B的成分的替換。由 此，推定成為合金晶界相的區(qū)域所含的Β的一部分向主相移動，成為主相的區(qū)域所含的金屬 元素 Μ的一部分向合金晶界相移動。由此，推定可以發(fā)揮主相原本的磁鐵特性，因此使用它 的R-T-B系磁鐵的頑磁力變高。
[0110] 溫度保持工序中的鑄造合金的溫度大于800°c時，有可能合金組織粗大化。此外， 維持在一定的溫度的時間大于120秒時，有時對生產(chǎn)率造成障礙。
[0111] 此外，在溫度保持工序中的鑄造合金的溫度小于500°C的情況下或在維持在一定 的溫度的時間小于10秒的情況下，有時無法充分得到進行溫度保持工序產(chǎn)生的元素的再配 置的效果。
[0112] 另外，在本實施方式中，通過在800 °C~500 °C的溫度范圍內(nèi)將堆積于開閉式載置 臺33上的鑄造合金薄片以加熱器31進行加熱的方法進行溫度保持工序，溫度保持工序只要 在大于800 °C的鑄造合金成為小于500 °C的溫度為止的期間在一定的溫度維持10秒~120秒 即可，不限定于該方法。
[0113] 此外，在本實施方式的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵用的合金的制造方法中，優(yōu)選將制 造 R-T-B系合金的腔室6內(nèi)設(shè)為非活性氣體的減壓氣氛。進而，在本實施方式中，優(yōu)選將鑄造 工序的至少一部分在包含氦的氣氛中進行。氦與氬相比，從鑄造合金除熱的能力高，可容易 地加速鑄造合金的冷卻速度。
[0114] 作為將鑄造工序的至少一部分在包含氦的氣氛中進行的方法，例如，可舉出在腔 室6的鑄造室6a內(nèi)以規(guī)定的流量供給氦作為非活性氣體的方法。在這種情況下，鑄造室6a內(nèi) 成為包含氦的氣氛，因此可以高效地冷卻與利用鑄造裝置2進行鑄造且利用冷卻輥22進行 驟冷的鑄造合金中的與冷卻輥22未接觸的面。因此，鑄造合金的冷卻速度變快，合金組織的 粒徑微細化，粉碎性優(yōu)異，容易地得到合金晶界相的間隔為3μπι以下的微細的合金組織，可 以提高使用它制造的R-T-B系磁鐵的頑磁力。此外，將鑄造室6a內(nèi)設(shè)為包含氦的氣氛時，鑄 造合金的冷卻速度變快，因此可以容易地將堆積于開閉式載置臺33上的鑄造合金薄片的溫 度制成800°C以下。
[0115] 此外，在本實施方式的R-T-B系合金的制造方法中，優(yōu)選將溫度保持工序后的鑄造 合金薄片在包含氦的氣氛中冷卻。由此，作為溫度保持工序后的鑄造合金的鑄造合金薄片 的冷卻速度變快，因此合金組織更進一步微細化，可容易地得到粉碎性優(yōu)異、合金晶界相的 間隔為3μπι以下的微細的合金組織。作為將溫度保持工序后的鑄造合金薄片在包含氦的氣 氛中冷卻的方法，例如，可舉出對收容有從開閉式載置臺33落下的鑄造合金薄片的貯藏容 器4內(nèi)以規(guī)定的流量供給氦的方法。
[0116]另外，在本實施方式中，對使用包含溫度保持工序的SC法制造 R-T-B系稀土類燒結(jié) 磁鐵用的合金的情況進行了說明，但在本發(fā)明中使用的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵用的合金 也可以使用不含溫度保持工序的SC法，而且不限定于使用SC法制造的合金。例如，R-T-B系 稀土類燒結(jié)磁鐵用的合金也可以使用離心鑄造法、書型模法等進行鑄造。
[0117]氫破碎法例如通過如下的步驟進行:在室溫下使氫吸留于鑄造合金薄片，在300 °C 左右的溫度下在氫中進行熱處理后，進行減壓而將進入至主相的晶格間的氫脫氣，其后，在 500°C左右的溫度下進行熱處理，除去與晶界相中的稀土類元素結(jié)合的氫。在氫破碎法中吸 留有氫的鑄造合金薄片由于體積膨脹，因此在合金內(nèi)部容易產(chǎn)生大量龜裂(裂紋)而破碎。
[0118] 此外，作為將經(jīng)氫破碎的鑄造合金薄片粉碎的方法，可使用噴射磨機等。將經(jīng)氫破 碎的鑄造合金薄片放入至噴射磨機粉碎機，使用例如〇. 6MPa的高壓氮微粉碎至平均粒度1 ~4.5μπι而制成粉末。減小粉末的平均粒度可以使燒結(jié)磁鐵的頑磁力提高。然而，若過度減 小粒度，則粉末表面容易被氧化，頑磁力反而下降。
[0119] 〔使用合金的磁鐵制造工序〕
[0120] 接著，對使用如此得到的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵用的合金制造 R-T-B系磁鐵的方 法進行說明。
[0121] 作為制造本實施方式的R-T-B系磁鐵的方法，例如可舉出在R-T-B系稀土類燒結(jié)磁 鐵用的合金的粉末中添加0.02質(zhì)量％~0.03質(zhì)量％的硬脂酸鋅作為潤滑劑，使用橫向磁場 中成型機等進行擠壓成型，在真空中燒結(jié)，其后，進行熱處理的方法等。
[0122] (燒結(jié)工序）
[0123] 用于燒結(jié)成型體的熱處理沒有特別限定，例如，可以在以下所示的熱處理條件下 進行。
[0124] 進行燒結(jié)時的熱處理爐內(nèi)（腔室內(nèi)）的氣氛例如可設(shè)為真空氣氛、非活性氣體氣 氛。為了防止由包含磁鐵用合金的成型體的氧化所致的損傷，進行燒結(jié)時的熱處理爐內(nèi)的 氣氛優(yōu)選為真空氣氛或氬氣氛，更優(yōu)選為真空氣氛。
[0125]圖2是用于說明制造本發(fā)明的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵的方法的一個例子的圖，是 表示燒結(jié)工序、第1熱處理工序、第2熱處理工序中的熱處理時間與熱處理溫度的關(guān)系的圖。 另外，分別在第1熱處理工序和第2熱處理工序的圖中，本發(fā)明所涉及的驟冷以粗線表示，不 是粗線的實線、虛線為了參考不是驟冷的情況而顯示。
[0126] 本實施方式中，用于燒結(jié)成型體的熱處理可以在以往公知的條件下進行，沒有特 別限定。例如，在用于燒結(jié)成型體的熱處理中，如圖2所示，可以設(shè)為如下方法:進行以有機 物的除去為目的的第1段熱處理。其后，進一步升溫而進行以氫化物的還原為目的的第2段 熱處理。其后，進一步升溫而進行以液相燒結(jié)為目的的第3段熱處理。如此，用于燒結(jié)成型體 的熱處理中，可以在達到最高到達溫度(在圖2所示的例子中，第3段熱處理的溫度)為止，進 行1次或多次(在圖2所示的例子中，第1段熱處理和第2段熱處理這2次)規(guī)定的時間的保持 在一定的溫度的工序，從而階段性地升溫，也可以在達到最高到達溫度為止不保持在一定 的溫度而連續(xù)地升溫。
[0127] (第1熱處理工序）
[0128] 在第1熱處理工序中，在燒結(jié)后將所得的燒結(jié)體放入熱處理爐內(nèi)，在以下所示的條 件下進行熱處理。
[0129] 第1熱處理工序中的熱處理氣氛沒有特別限定，例如，可以設(shè)為真空氣氛、非活性 氣體氣氛。為了防止氧化，進行第1熱處理工序時的熱處理爐內(nèi)的氣氛優(yōu)選為真空或氬氣 氛。
[0130] 第1熱處理工序中，進行將圖2的符號T1的溫度設(shè)為790~920°C并保持0.5~10小 時的熱處理，并且以100°c/分鐘以上的冷卻速度進行冷卻（參照圖2)。認(rèn)為通過將熱處理的 溫度和保持時間以及冷卻速度設(shè)為上述范圍，添加合金所含的Tb從添加合金擴散至上述第 1合金整體而均勻地供給至主相與晶界相的邊界附近，有助于提高頑磁力。
[0131] 在T1的溫度下保持規(guī)定時間后的冷卻速度為100°C/分鐘以上。冷卻速度優(yōu)選為 200 °C /分鐘以上，更優(yōu)選為300 °C /分鐘以上，進一步優(yōu)選為500 °C /分鐘以上。作為冷卻速度 的上限，出于防止在內(nèi)部殘留形變而燒結(jié)體的強度下降的問題的理由，優(yōu)選為3000°C/分鐘 以下，更優(yōu)選為2000 °C /分鐘以下，進一步優(yōu)選為1500 °C /分鐘以下。該上限的冷卻速度例如 可以通過將燒結(jié)體水冷而達成。
[0132] 此外，若熱處理溫度為790°C以上，則會引起晶界相的組成的均勻化，因此為優(yōu)選。 此外，若熱處理溫度為920°C以下，則可以抑制燒結(jié)體的主相的晶粒生長。因此，熱處理溫度 設(shè)為920°C以下。為了更有效地抑制燒結(jié)體的主相的晶粒生長，優(yōu)選將熱處理溫度設(shè)為910 °C以下。
[0133] 若熱處理的保持時間小于0.5小時，則不足以均勻地再配置晶界相的組成，無法充 分得到頑磁力提高效果。因此，熱處理的保持時間設(shè)為0.5小時以上，優(yōu)選設(shè)為0.75小時以 上。此外，若將保持時間設(shè)為10小時以下，則可以抑制燒結(jié)體的主相的晶粒生長。因此，第1 熱處理工序中的保持時間設(shè)為10小時以下，優(yōu)選設(shè)為8小時以下。
[0134] (第2熱處理工序）
[0135] 第2熱處理工序中，將第1熱處理后的燒結(jié)體放入熱處理爐內(nèi)，在以下所示的條件 下進行熱處理。
[0136] 第2熱處理工序中的熱處理氣氛沒有特別限定，例如，可以設(shè)為真空氣氛、非活性 氣體氣氛。
[0137] 第2熱處理工序中，對第1熱處理后的上述燒結(jié)體進行將圖2的符號T2的溫度設(shè)為 480~620°C并保持0.05~10小時的熱處理，并且以100°C/分鐘以上的冷卻速度進行冷卻 (參照圖2)。通過將熱處理的溫度和保持時間以及冷卻速度設(shè)為上述范圍，R-T-B系磁鐵所 含的原子被再配置。其結(jié)果，第2熱處理工序后的燒結(jié)體具有高的頑磁力(Hcj)。
[0138] 在T2的溫度下保持規(guī)定時間后的冷卻速度為100°C/分鐘以上。冷卻速度優(yōu)選為 200 °C /分鐘以上，更優(yōu)選為300 °C /分鐘以上，進一步優(yōu)選為500 °C /分鐘以上。作為冷卻速度 的上限，為了防止殘留內(nèi)部形變而燒結(jié)體的強度下降的問題，優(yōu)選為3000°C/分鐘以下，更 優(yōu)選為2000 °C /分鐘以下，進一步優(yōu)選為1500 °C /分鐘以下。
[0139] 若熱處理溫度為480°C以上，則可充分得到通過進行R-T-B系磁鐵所含的原子的再 配置而產(chǎn)生的效果。因此，熱處理溫度設(shè)為480°C以上。若熱處理溫度為520°C以上，則由進 行第2熱處理工序所致的頑磁力提高效果變得顯著，因此為優(yōu)選。此外，若熱處理溫度為620 °C以下，則在燒結(jié)體內(nèi)晶界相成分進行反應(yīng)，從而抑制R-T-B系磁鐵的矩形性的下降。因此， 第2熱處理工序中的熱處理溫度設(shè)為620°C以下。為了更有效地抑制由進行第2熱處理工序 所致的R-T-B系磁鐵的矩形性的下降，熱處理溫度優(yōu)選設(shè)為575°C以下。
[0140] 若熱處理的保持時間小于0.05小時，則第2熱處理工序后的燒結(jié)體中的原子的再 配置變得不充分，無法得到由進行第2熱處理工序所致的頑磁力提高效果。因此，熱處理的 保持時間優(yōu)選設(shè)為0.05小時以上。此外，若保持時間大于10小時，則粒子會凝聚，因此由進 行第2熱處理工序所致的頑磁力提高效果下降。因此，第2熱處理工序中的保持時間優(yōu)選設(shè) 為10小時以下。
[0141] 此外，推測在本發(fā)明的R-T-B系磁鐵中使所得的頑磁力(Hcj)提高的效果是由于第 1，在晶界相中形成有以高濃度包含F(xiàn)e的富過渡金屬相。本發(fā)明的R-T-B系磁鐵所含的富過 渡金屬相的面積率優(yōu)選為〇. 005~3面積％，更優(yōu)選為0.1 %~2面積％。
[0142] 若富過渡金屬相的面積率為上述范圍內(nèi)，則可更有效地得到由晶界相中包含富過 渡金屬相所致的頑磁力提高效果。與此相對，若富過渡金屬相的面積率小于0.005面積％， 則有可能使頑磁力(Hcj)提高的效果變得不充分。此外，若富過渡金屬相的面積率大于3面 積％，則剩余磁化(Br)、最大能積（(BH)max)下降等對磁特性造成不良影響，因此不優(yōu)選。
[0143] 進而，推測在本發(fā)明的R-T-B系磁鐵中使所得的頑磁力(Hcj)提高的效果是由于第 2,包含大于0原子％且0.01原子％以下的Tb作為稀土類元素即R，從而將Tb被覆于主相表 面。
[0144] 富過渡金屬相中的Fe的原子濃度優(yōu)選為50~70原子％。若富過渡金屬相中的Fe的 原子濃度為上述范圍內(nèi)，則可更有效地得到由包含富過渡金屬相所致的效果。與此相對，若 富過渡金屬相的Fe的原子濃度小于上述范圍，則有可能由晶界相中包含富過渡金屬相所致 的頑磁力(Hcj)提高效果變得不充分。此外，若富過渡金屬相的Fe的原子濃度大于上述范 圍，則有可能析出R2Tn相或Fe而對磁特性造成不良影響。
[0145] 本實施方式的1?-1'-8系磁鐵是將8八1^含量滿足上述(式1)且包含0.1~2.4原子％ 的金屬元素 Μ的R-T-B系合金成型而燒結(jié)而成的，晶界相包含富R相和富過渡金屬相，富過渡 金屬相是稀土類元素的合計原子濃度低于富R相、Fe的原子濃度高于富R相的相，因此在抑 制Dy的含量的同時，具有高的頑磁力，具有適合用于電機的優(yōu)異的磁特性。
[0146] 另外，在本實施方式中，使Dy金屬或Dy化合物附著于燒結(jié)后的R-T-B系磁鐵的表面 而進行熱處理，使Dy擴散于燒結(jié)磁鐵內(nèi)部，從而可以制成燒結(jié)磁鐵表面的Dy濃度高于內(nèi)部 的Dy濃度的R-T-B系磁鐵，使頑磁力進一步提高。
[0147] 作為制造燒結(jié)磁鐵表面的Dy濃度高于內(nèi)部的Dy濃度的R-T-B系磁鐵的方法，具體 而言，可舉出以下所示的方法。例如，通過在將乙醇等溶劑與氟化鏑(DyF 3)以規(guī)定的比例混 合而成的涂布液中浸漬燒結(jié)后的R-T-B系磁鐵，將涂布液涂布于R-T-B系磁鐵。其后，對涂布 有涂布液的R-T-B系磁鐵進行擴散工序，該擴散工序進行2階段的熱處理。具體而言，進行將 涂布有涂布液的R-T-B系磁鐵在氬氣氛中以900 °C的溫度加熱1小時左右的第1熱處理，將第 1熱處理后的R-T-B系磁鐵暫時冷卻至室溫。其后，進行再次將R-T-B系磁鐵在氬氣氛中以 500°C的溫度加熱1小時左右的第2熱處理，冷卻至室溫。
[0148] 作為除上述方法以外的使Dy金屬或Dy化合物附著于燒結(jié)后的R-T-B系磁鐵的表面 的方法，可以使用使金屬氣化而使它們的膜附著于磁鐵表面的方法、使有機金屬分解而使 膜附著于表面的方法等。
[0149] 另外，也可以使Tb金屬或Tb化合物代替Dy金屬或Dy化合物而附著于燒結(jié)后的R-T-B系磁鐵的表面而進行熱處理。在這種情況下，例如，將包含Tb的氟化物的涂布液涂布于燒 結(jié)后的R-T-B系磁鐵的表面而進行熱處理，使Tb在燒結(jié)磁鐵內(nèi)部擴散，從而可以制成燒結(jié)磁 鐵表面的Tb濃度高于內(nèi)部的Tb濃度的R-T-B系磁鐵，可以使頑磁力進一步提高。
[0150]此外，可以使金屬Dy、金屬Tb蒸鍍于R-T-B系磁鐵的表面而進行熱處理，使Dy、Tb在 燒結(jié)磁鐵內(nèi)部擴散，從而使頑磁力進一步提高?？梢詫Ρ緦嵤┓绞降腞-T-B系磁鐵沒有任何 障礙地使用這種技術(shù)。
[0151] R-T-B系磁鐵的頑磁力(He j)越高越優(yōu)選，在用作汽車等的電動動力轉(zhuǎn)向的電機用 的磁鐵時，優(yōu)選為20k0e以上，用作電動汽車的電機用的磁鐵時，優(yōu)選為30k0e以上。在電動 汽車的電機用的磁鐵中若頑磁力(He j)小于30k0e，則有時作為電機的耐熱性不足。
[0152] 實施例
[0153] "實施例1~10、比較例1~9"
[0154] 將Nd金屬（純度99wt%以上）、Pr金屬（純度99wt%以上）、Dy金屬（純度99wt%以 上）、硼鐵(Fe80wt%，B20wt% )、鐵塊(純度99%wt以上）、A1金屬（純度99wt%以上）、Ga金屬 (純度99wt%以上）、Cu金屬（純度99wt% )、Co金屬（純度99wt%以上）、Zr金屬（純度99wt% 以上）、Tb金屬(純度99wt%以上）以成為表1所示的合金Ml~M5(第1合金)和合金Al(添加合 金(第2合金)）的合金組成的方式秤量，裝填于氧化鋁坩堝。
[0155] 【表1】
[0157]其后，將氧化鋁坩堝設(shè)置于高頻真空感應(yīng)電爐內(nèi)，將爐內(nèi)以Ar置換。然后，將高頻 真空感應(yīng)電爐加熱至1450°C而使合金熔融而制成熔融金屬。其后，向水冷銅輥注入熔融金 屬，通過SC(薄帶連鑄)法鑄造鑄造合金。此時，將水冷銅輥的圓周速度設(shè)為1.0m/秒，將熔融 金屬的平均厚度設(shè)為〇. 3mm左右。其后，將鑄造合金破碎而得到第1合金的鑄造合金薄片和 添加合金(第2合金）的鑄造合金薄片。接著，將第1合金的鑄造合金薄片和添加合金(第2合 金)的鑄造合金薄片混合。混合后的組成如表1所示。
[0158] 接著，將第1合金的鑄造合金薄片和添加合金(第2合金）的鑄造合金薄片混合后， 通過以下所示的氫破碎法將混合的鑄造合金薄片破碎。首先，將鑄造合金薄片以成為直徑 5mm左右的方式進行粗粉碎，插入在室溫的氫中而使氫吸留。接下來，進行將進行粗粉碎而 使氫吸留的鑄造合金薄片在氫中加熱至300 °C的熱處理。其后，通過以下方法進行破碎:從 300 °C進行減壓而將主相的晶格間的氫進行脫氣，進一步進行加熱至500 °C的熱處理而放出 除去晶界相中的氫，冷卻至室溫。
[0159] 接著，對經(jīng)氫破碎的鑄造合金薄片添加硬脂酸鋅0.025wt%作為潤滑劑，利用噴射 磨機(Hosokawa Micron 100AFG)使用0.6MPa的高壓氮將經(jīng)氫破碎的鑄造合金薄片微粉碎 至平均粒度(d50)4ym而得到R-T-B系合金粉末。
[0160] 接著，對如此得到的R-T-B系合金粉末添加0.02質(zhì)量％~0.03質(zhì)量％的硬脂酸鋅 作為潤滑劑，使用橫向磁場中成型機(磁場2T)以成型壓力0.8t/cm 2進行擠壓成型而制成成 型體。
[0161] 其后，將成型體設(shè)置于碳制的托盤內(nèi)，將放入了成型體的托盤配置于熱處理爐內(nèi)， 減壓至O.OlPa。接下來，以有機物的除去為目的在500°C下進行熱處理，以氫化物的分解為 目的在800°C下進行熱處理，以燒結(jié)為目的在1000~1100°C的3階段進行熱處理，得到燒結(jié) 體(燒結(jié)工序）。
[0162] 其后，進行將燒結(jié)體在900°C以保持時間0.75小時，其后進行驟冷這樣的第1熱處 理工序，接下來，進行在520 °C以保持時間1小時，其后進行驟冷這樣的第2熱處理工序，得到 實施例1~10和比較例1~9的R-T-B系磁鐵。第1熱處理工序與第2熱處理工序的驟冷的冷卻 速度相同。
[0163] 接下來，將所得的實施例1~10和比較例1~9的R-T-B系磁鐵加工成一邊6.5mm的 立方體，分別以脈沖型BH曲線描繪儀(東英工業(yè)TPM2-10)測定磁特性。將其結(jié)果示于表2。
[0164] 【表2】
[0166] 在表2中"Hcj"是指頑磁力，"Br"是指剩余磁化，"(BH)max"是指最大能積，"Hk/ He j"是指基于以Br為90 %的Η的形式算出的Hk與He j的比率的矩形性。這些磁特性的值分別 是3個R-T-B系磁鐵的測定值的平均。此外，如上所述，第1熱處理工序和第2熱處理工序的冷 卻速度相同，表2中的冷卻速度示出其相同的冷卻速度。應(yīng)予說明，就通常的生產(chǎn)線而言冷 卻速度35 °C/分鐘較快。
[0167] 根據(jù)表2,可知如下。
[0168] 實施例2~6、比較例1、2均為相同的組成且包含0.002原子％的饑，但燒結(jié)工序后 的第1熱處理工序和第2熱處理工序的冷卻速度為100 °C/分鐘以上的實施例2~6的頑磁力 均為18k0e以上。與此相對，冷卻速度為80 °C /分鐘、35 °C /分鐘的比較例1、2的頑磁力分別為 17.181^，17.201^，均為稍稍超過171^的程度，與實施例2~6相比大約低11^。
[0169] 此外，實施例1、2、比較例3中，燒結(jié)工序后的第1熱處理工序和第2熱處理工序的冷 卻速度均為500°C，但Tb的含量分別為0.008原子％、0.002原子％、0.016原子％ Jb的含量 不超過0.01原子％的實施例1、2的頑磁力分別為18.11奶6、18.151^〇6，均超過181^6。與此相 對，在Tb的含量大于0.01原子％的比較例3中為17.49k0e，與實施例1相比低0.6k0e左右。
[0170] 此外，根據(jù)比較例4和5,在不含Tb時，即使燒結(jié)工序后的第1熱處理工序和第2熱處 理工序的冷卻速度為更接近通常的生產(chǎn)線的冷卻速度的35°C/分鐘，或為與其相比為驟冷 的500°C/分鐘，頑磁力均為稍稍超過17k0e的程度。
[0171]此外，若將實施例2與實施例7相比，則可知即使Tb的含量相同，與使Zr的含量多于 0.10原子％相比，將Zr的含量設(shè)為少于0.10原子％的0.02原子％時的頑磁力也會提高。除 此以外，若將實施例7與比較例6相比，則可知將Zr的含量設(shè)為0.02原子％，進一步含有Tb 時，頑磁力進一步提尚。
[0172]此外，若將實施例7與實施例8相比，則可知即使Tb的含量相同且Zr的含量與0.02 原子％相同程度，含有Dy的一方的頑磁力也會提高。除此以外，若將實施例8與比較例7相 比，則可知將Zr的含量設(shè)為0.03原子％，將Dy的含量設(shè)為0.8原子％，進一步含有Tb時，頑磁 力進一步提尚。
[0173]此外，若將實施例2與實施例9相比，則可知即使Tb的含量和Zr的含量相同，含有Dy 的一方的頑磁力也會提高。
[0174] 此外，若將實施例9與比較例8相比，則可知即使Dy的含量和Zr的含量相同，包含Tb 的一方與不含Tb的一方相比頑磁力也會進一步提高。
[0175] 此外，若將實施例9與實施例10相比，則可知即使Tb的含量和Zr的含量相同，含有 大量Dy的一方的頑磁力也會提高。
[0176]此外，若將實施例10與比較例9相比，則可知即使Dy的含量和Zr的含量相同，包含 Tb的一方與不含Tb的一方相比頑磁力也會進一步提高。
[0177] 圖3是表示關(guān)于未添加 Dy的R-T-B系磁鐵的實施例1、2,和比較例3、4的Tb的含量與 頑磁力的關(guān)系的圖。
[0178] 由圖3可知，頑磁力隨著Tb的含量從0.016原子％減少而逐漸變高，在0.005原子％ 附近為最大，若少于0. 〇〇5原子％則開始減少，在0.002原子％時為與0.008原子％相同程度 的頑磁力（大于18k0e)，進而，在0.0015原子％附近低于18k0e，在0.001原子％時為17.8k0e 左右，在0.0005原子％時為17.5k0e左右，在不含Tb時為17.36k0e。
[0179] 由圖3可知，Tb的含量為微量，但在0.01原子％以下頑磁力變高。
[0180]將實施例1和比較例4的R-T-B系磁鐵分別研磨后，利用電場發(fā)射型電子射線顯微 分析儀(FE-EPMA)觀察研磨面，進行組成映射分析(組成分析）。
[0181] 圖4是表示利用FE-EPMA的觀察結(jié)果的圖，（a)~（e)依次為Tb圖像、Nd圖像、Fe圖 像、B圖像、組成圖像，在各個(a)~(e)中左側(cè)的圖像為實施例1的圖像，右側(cè)的圖像為比較 例4的圖像。圖4中的主相粒子1和添加粒子1分別表示實施例1的R-T-B系磁鐵中的主相內(nèi)的 粒子(組成分析位置）、被認(rèn)為來自添加合金的粒子(組成分析位置）。
[0182] 表3表示主相粒子1和添加粒子1的組成。
[0183] 由圖4和表3可知，包含添加的Tb的合金粒子在磁鐵內(nèi)部以保持fcTwB的組成的狀 態(tài)殘留。此外，使用這些圖像由圖像解析算出包含Tb的合金粒子的量，其結(jié)果為0.01面積％ 左右。
[0184] 【表3】
[0185] at%
[0187]在圖4 (a)的實施例1中明確地觀察到的添加粒子1是fcTwB結(jié)晶結(jié)構(gòu)的含Tb粒子， 在比較例4中未觀察到。以TEM圖像確認(rèn)了該添加粒子1為fcTwB結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
【主權(quán)項】
1. 一種R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵，其特征在于，由作為稀土類元素的R、作為以Fe為主成 分的過渡金屬的T、包含選自Al、Ga、Cu中的1種以上金屬的金屬元素 M、B和不可避免雜質(zhì)構(gòu) 成，包含13~15.5原子％的1?，包含5.0~6.0原子％的1包含0.1~2.4原子％的]^! 1和不可 避免雜質(zhì)為其余部分， 作為所述稀土類元素即R，包含大于〇原子％且〇.01原子％以下的Tb。2. 如權(quán)利要求1所述的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵，其特征在于，具有包含Tb的fcTwB結(jié)晶 結(jié)構(gòu)的粒子。3. 如權(quán)利要求1或2所述的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵，其特征在于，滿足下述式1: 0.32<B/TRE<0.40 · ·式1 在式1中，B表示硼元素的濃度，TRE表示稀土類元素合計的濃度，所述濃度以原子％為 單位。4. 如權(quán)利要求1~3中任一項所述的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵，其特征在于，作為所述過 渡金屬即T，包含0.015~0.10原子％的冗『。5. 如權(quán)利要求1~4中任一項所述的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵，其特征在于，至少包含Ga 作為所述金屬元素 Μ。6. 如權(quán)利要求1~5中任一項所述的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵，其特征在于，包含0.002 ~0.008原子％的幾。7. -種R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法，其特征在于，具有燒結(jié)工序、第1熱處理工 序和第2熱處理工序， 所述燒結(jié)工序中，使用R-T-B系磁鐵用合金和添加合金形成燒結(jié)體， 所述R-T-B系磁鐵用合金由作為稀土類元素的R、作為以Fe為主成分的過渡金屬的T、包 含選自六1、6&、〇1中的1種以上金屬的金屬元素1、8和不可避免雜質(zhì)構(gòu)成，包含13~15.5原 子％的1?，包含5.0~6.0原子％的1包含0.1~2.4原子％的^! 1和不可避免雜質(zhì)為其余部 分， 所述添加合金由作為必須包含Tb的稀土類元素的R、作為以Fe為主成分的過渡金屬的 !\包含選自41、6&、(：11中的1種以上金屬的金屬元素1、8和不可避免雜質(zhì)構(gòu)成，包含13~15.5 原子％的1?，包含5.0~6.0原子％的1包含0.1~2.4原子％的^! 1和不可避免雜質(zhì)為其余部 分； 所述第1熱處理工序中，將所述燒結(jié)體放入熱處理爐內(nèi)，進行在790~920°C保持0.5~ 10小時的熱處理，其后以100 °C /分鐘以上的冷卻速度進行冷卻； 所述第2熱處理工序中，進行將所述第1熱處理后的所述燒結(jié)體在480~620°C保持0.05 ~10小時的熱處理，其后以100 °C /分鐘以上的冷卻速度進行冷卻。8. 如權(quán)利要求7所述的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法，其特征在于，所述添加合 金具有包含Tb的fcTwB結(jié)晶相。9. 如權(quán)利要求7或8所述的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法，其特征在于，滿足下述 式1: 0.32<B/TRE<0.40 · ·式1 在式1中，B表示硼元素的濃度，TRE表示稀土類元素合計的濃度，所述濃度以原子％為 單位。10. 如權(quán)利要求7~9中任一項所述的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法，其特征在 于，所述R-T-B系磁鐵用合金不含Tb。11. 如權(quán)利要求7~10中任一項所述的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法，其特征在 于，將所述R-T-B系磁鐵用合金和所述添加合金在所述燒結(jié)工序之前進行混合。12. 如權(quán)利要求11所述的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法，其特征在于，所述R-T-B 系磁鐵用合金和所述添加合金的混合物的Tb的含量為大于0原子％且0.01原子％以下。13. 如權(quán)利要求12所述的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法，其特征在于，所述混合 物的Tb的含量為0.002~0.008原子％。14. 如權(quán)利要求7~13中任一項所述的R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法，其特征在 于，所述第1熱處理工序的冷卻速度為100 °C/分鐘~3000 °C/分鐘，所述第2熱處理工序的冷 卻速度為l〇〇°C/分鐘~3000°C/分鐘。
【文檔編號】C21D6/00GK106024236SQ201610154135
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月17日
【發(fā)明人】堀北雅揮, 中島健朗, 中島健一朗, 村岡亮史
【申請人】昭和電工株式會社