R-t-b系燒結磁鐵的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種R-T-B系燒結磁鐵，其即便在伴隨原料的微粉碎顆粒的微細化從而碳元素含量成為高值的情況下也能夠得到高的矯頑力。本發明所涉及的R-T-B系燒結磁鐵特征在于，該R-T-B系燒結磁鐵包含R-T-B系化合物作為主相顆粒，上述R-T-B系燒結磁鐵含有0.1質量％～0.3質量％的C，在由相鄰的2個以上的所述主相顆粒形成的晶界中具有R-Ga-C濃縮部，其中，相比所述主相顆粒內，所述R-Ga-C濃縮部的R、Ga、C的濃度都更高。
【專利說明】
R-T-B系燒結磁鐵
技術領域
[0001] 本發明設及^稀±元素(R)、WFe或者化和Co作為必須的至少1種W上的鐵族元素 (T) W及棚(B)作為主成分的R-T-B系燒結磁鐵。
【背景技術】
[0002] R-T-B系燒結磁鐵具有優異的磁特性，因此被用于硬盤驅動器的音圈電動機 (voice coil moto;r，VCM)、搭載于混合動力汽車上的電動機等的各種電動機、或家電產品 等上。在電動機等中使用R-T-B系燒結磁鐵的情況下，為了適應高溫下的使用環境，要求耐 熱性優異且具有高矯頑力。
[0003] 作為提高R-T-B系燒結磁鐵的矯頑力化Cj)的方法，一直進行的是為了提高R2T14B 相的磁晶各向異性而用Dy或化等重稀±元素來置換主要使用Nd或Pr等的輕稀±元素的稀 ±元素 R的一部分。至今為止，不使用重稀±元素要制造具有能夠用于電動機等中的程度的 矯頑力的磁鐵尚傾向于困難。
[0004] 然而，Dy或化比Nd或Pr資源稀少，而且更昂貴。在近些年來，Dy或化由于大量使用 它們的高矯頑力型的R-T-B系燒結磁鐵的急速的需求的擴大從而供給不穩定嚴重。因此尋 求即便是極力減少了 Dy或化的使用的組成也能得到為應用于電動機等中所必需的矯頑力。
[0005] 通常地，已知通過將R-T-B系燒結磁鐵中的結晶顆粒微細化，從而能夠提高矯頑 力。例如，在下述專利文獻1中，顯示了通過將N沁eB系燒結磁鐵中的主相顆粒的平均粒徑做 到4.5皿W下，將N犯eB系燒結磁鐵全體的碳含有率做到100化pmW下，并將NdFeB系燒結磁 鐵中的=叉晶界中的富碳相的體積的總計相對于富稀±相的體積的總計的比率設為50% W下，從而矯頑力提高。
[0006] 為了將R-T-B系燒結磁鐵中的結晶顆粒微細化，需要細化作為原料使用的微粉碎 顆粒的粒徑。然而，如果細化微粉碎顆粒的粒徑，則成型時通過外加外部磁場得到的晶體的 取向有變困難的傾向。因此，有時候能夠采用增加在微粉碎顆粒中添加的潤滑劑的添加量、 或者、和有機溶劑混合形成漿料從而濕式成型的對策。但是，在任意的情況下都會發生在燒 結后得到的R-T-B系燒結磁鐵中所含的碳量增大并且矯頑力降低的問題。特別地，粉碎顆粒 的粒徑越細比表面積會增大，因此碳量傾向于增大，會有不能充分得到由運樣微細化帶來 的矯頑力提高的效果的技術問題。
[0007] 在專利文獻1中，顯示了通過不進行氨粉碎工序中的脫氨加熱，從而在合金粉末顆 粒中殘留氨化合物，并且通過其中產生的氨能夠減少燒結磁鐵中的碳量。但是，如果運樣在 合金粉末顆粒中大量殘留氨，則存在在燒結過程中氨逸出時的體積變大，燒結磁鐵變得容 易產生裂紋的技術問題。
[000引在專利文獻2中，顯示了通過使R-Fe-B系磁鐵合金中所含的碳成為與Cr、Mo、Nb、 化、Ti、V、W、Zr的任意1種或者巧中W上的元素的碳化物而使之從磁鐵合金中析出，從而可W 抑制矯頑力的降低。但是存在需要使與磁特性無關的碳化物大量析出，并且所得到的磁鐵 的剩余磁通密度降低的技術問題。
[0009] 現有技術文獻
[0010] 專利文獻1:日本特許第5400255號公報
[0011] 專利文獻2:日本特開平2-60105號公報
【發明內容】
[0012] 發明所要解決的技術問題
[0013] 本發明是鑒于運樣的實際狀況完成的，目的在于提供一種即便在伴隨原料的微粉 碎顆粒的微細化而碳量成為高值的情況下也能得到高矯頑力的R-T-B系燒結磁鐵。
[0014] 解決技術問題的手段
[0015] 為了達到上述目的，本發明的R-T-B系燒結磁鐵特征在于，該R-T-B系燒結磁鐵包 含R-T-B系化合物作為主相顆粒，上述R-T-B系燒結磁鐵含有0.1質量％~0.3質量％的(：，在 由相鄰的2個W上的上述主相顆粒形成的晶界中具有比上述主相顆粒內R、Ga、C的濃度都高 的R-Ga-C濃縮部。
[0016] 通過上述本發明的R-T-B系燒結磁鐵，即便將微粉碎顆粒的粒徑細化，從而燒結磁 鐵中所含的碳量成為0.1質量％~〇. 3質量％的高值也能夠得到高矯頑力。在通過現有的方 法制作的R-T-B系燒結磁鐵中，碳的大部分與存在于晶界中的被稱為富R相的富稀±的相反 應形成碳化物。R-T-B系燒結磁鐵是通過富R相成為液相的液相燒結而得到的燒結磁鐵，而 碳化物在燒結時不會成為液相，因此碳化物形成使得富R相減少，作為其結果矯頑力降低 了。相對于此，在本發明的R-T-B系燒結磁鐵的情況下，形成于晶界的R-Ga-切^縮部為含有 碳的相，并且有助于燒結時的液相生成。因此，即便碳量高，燒結時也能夠確保充分量的液 相并且得到高的矯頑力。
[0017] 另外，在本發明中，上述R-Ga-切^縮部進一步含有Cu,并且上述R-Ga-C濃縮部的Cu 的濃度優選高于上述主相顆粒內的化的濃度。通過R-Ga-C濃縮部含有化，從而有提高R-Ga-切農縮部和主相顆粒的潤濕性，并且形成厚的二顆粒晶界的傾向。運樣，矯頑力容易提高。
[0018] 在本發明中，上述R-Ga-切^縮部進一步含有Co,進一步優選上述R-Ga-切^縮部的 Co的濃度高于上述主相顆粒內的Co的濃度。通過R-Ga-切^縮部含有Co,從而矯頑力傾向于 進一步提局。
[0019] 發明的效果
[0020] 通過本發明，能夠提高一種即便在伴隨原料的微粉碎顆粒的微細化從而碳量成為 高值的情況下，也能夠得到高矯頑力的R-T-B系燒結磁鐵。
【附圖說明】
[0021] [圖1]圖1是示意性顯示通過本發明所設及的R-T-B系燒結磁鐵的多個主相顆粒形 成的晶界附近的背散射電子像的圖。
[0022] [圖2]圖2是表示制造本發明所設及的R-T-B系燒結磁鐵的方法的一個例子的流程 圖。
[0023] 符號說明：
[0024] 2主相顆粒 [00巧]4 ^顆粒晶界
[00%] 6 S叉晶界
【具體實施方式】
[0027] W下，基于附圖所示的實施方式說明本發明。
[0028] <R-T-B系燒結磁鐵〉
[0029] 針對本發明的實施方式所設及的R-T-B系燒結磁鐵的實施方式進行說明。正如圖1 所示，本實施方式所設及的R-T-B系燒結磁鐵具有由R-T-B系化合物構成的主相顆粒2,并且 在由相鄰的2個W上的主相顆粒2形成的晶界中具有比上述主相顆粒內R、Ga、切農度都高的 R-Ga-C濃縮部。
[0030] 晶界包括由相鄰的2個主相顆粒形成的二顆粒晶界4和由相鄰的3個W上的主相顆 粒形成的S叉晶界6。另外，R-Ga-切^縮部是存在于由相鄰的2個W上的主相顆粒形成的晶 界中并且R、Ga、C濃度都高于主相顆粒內的區域。在R-Ga-切^縮部只要含有R、Ga、C作為主要 的成分，還可W含有其W外的成分。
[0031] R-Ga-切^縮部優選進一步含有Cu,并且R-Ga-C濃縮部的化的濃度高于主相顆粒內 的化的濃度。通過R-Ga-切農縮部含有化，從而如上所述，有R-Ga-C濃縮部與主相顆粒的潤濕 性提高，并且容易形成厚的二顆粒晶界的傾向。運樣矯頑力容易提高。
[0032] R-Ga-切^縮部優選進一步含有Co,并且R-Ga-C濃縮部的Co的濃度高于主相顆粒內 的Co的濃度。通過R-Ga-C濃縮部含有Co,從而矯頑力傾向于進一步容易提高。
[0033] 本實施方式所設及的R-T-B系燒結磁鐵是使用R-T-B系合金形成的燒結體。本實施 方式所設及的R-T-B系燒結磁鐵具有由R-T-B系化合物構成的主相顆粒和比主相顆粒更多 含有R的晶界。
[0034] R表示稀±元素的至少1種。稀±元素是指屬于長周期型周期表的第3族的Sc、Y和 銅系元素。在銅系元素中，例如包括La、Ce、P;r、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、E;r、Tm、Yb、Lu等。稀 ±元素分為輕稀±元素和重稀±元素，重稀±元素（W下也稱為RH)是指Gd、Tb、Dy、Ho、^、 化、孔、Lu，輕稀±元素（W下也稱為化)是運W外的稀±元素。
[0035] 在本實施方式中，T表示Fe、或者Fe和包含Co的1種W上的鐵族元素。T可W單獨為 Fe,也可W是Fe的一部分用Co置換。在化的一部分置換為Co的情況下，可W不降低磁特性而 提高溫度特性。
[0036] 在本實施方式所設及的R-T-B系化合物中，B可W將B的一部分置換為碳(C)。在運 種情況下，磁鐵的制造變得容易之外，還能夠降低制造成本。另外，C的置換量成為實質上不 影響磁特性的量。
[0037] 在本實施方式的R-T-B系燒結磁鐵中，可W含有各種公知的添加元素。具體而言， 可W含有了1、￥、加、化、]?11、化、化、師、]\1〇、冊^曰、胖、41、6曰、51、81、511等元素的至少1種的元 素。
[0038] 本實施方式所設及的R-T-B系燒結磁鐵中所含的主相顆粒由R-T-B系化合物構成， 該R-T-B系化合物為具有由R2T14B型的四方晶構成的晶體結構的化合物。
[0039] 在本實施方式中，在使用圖像處理等的方法求得R-T-B系燒結磁鐵的平行于C軸的 截面中的各主相顆粒的截面積之上，將具有該截面積的圓的直徑（圓當量直徑)定義為該截 面中的該主相顆粒的粒徑。進一步，將上述截面積從截面積的小顆粒累計成為整體的50% 的主相顆粒的粒徑定義為主相顆粒的平均粒徑。
[0040]本實施方式所設及的R-T-B系化合物燒結磁鐵中所含的主相顆粒的平均粒徑優選 為4.OwnW下。如果主相顆粒的平均粒徑大于4.Own,則矯頑力傾向于降低。進一步，如果主 相顆粒的平均粒徑為1.5皿~3.0皿的范圍，貝惕加優選。通過在運樣的范圍內，容易得到更 高的矯頑力。
[0041 ]本實施方式所設及的R-T-B系燒結磁鐵至少含有R-Ga-切^縮部，并且在R-Ga-切^ 縮部之外還可W含有WR作為主要成分的富R相或棚(B)的濃度高的富B相、或者R、0、C、N的 濃度比主相顆粒高的R-O-C-腳農縮部等。
[0042] 本實施方式所設及的R-T-B系燒結磁鐵中的R的含量為25質量％ W上且35質量％ W下，優選為29質量％ W上且34質量％ ^下。在R的含量小于25質量％的情況下，構成R-T-B 系燒結磁鐵的主相的R-T-B系化合物的生成不充分。因此，具有軟磁性的a-化等析出，并且 有磁特性降低的可能性。另外，在本實施方式中，從成本降低W及避免資源風險的觀點出 發，優選作為R含有的重稀±元素的量成為1.0質量％ W下。
[0043] 本實施方式所設及的R-T-B系燒結磁鐵中的B的含量為0.5質量％ W上且1.5質 量％ ^下。如果B的含量小于0.5質量％則矯頑力化J傾向于降低。另外，如果B的含量超過 1.5質量％，則剩余磁通密度化傾向于降低。進一步，優選B的含量為0.75質量％ W上且0.95 質量％ W下。通過B的含量為0.75質量％ W上且0.95質量％ W下，從而R-Ga-切^縮部進一步 傾向于容易形成。
[0044] T如上所述，表示Fe或者Fe和含有Co的1種W上的鐵族元素。作為T含有Co的情況 下，Co的含量優選為0.3質量％ W上且4.0質量％ ^下的范圍，進一步優選為0.5質量％ ^上 且1.5質量％ ^下。如果Co的含量超過4質量％，則剩余磁通密度傾向于降低。另外，本實施 方式所設及的R-T-B系燒結磁鐵有變得昂貴的傾向。另外，如果Co的含量小于0.3質量％，貝U 耐腐蝕性傾向于降低。另外，本實施方式所設及的R-T-B系燒結磁鐵中的化的含量為的R-T-B系燒結磁鐵的構成要素種的實質性的余量。
[0045] 在本實施方式的R-T-B系燒結磁鐵中優選含有加。加的含量優選為0.05~1.5質 量％，進一步優選為0.15~0.6質量％。通過含有化，能夠得到所得到磁鐵的高矯頑力化、高 耐腐蝕性化、溫度特性的改善。如果Cu的含量超過1.5質量％，則剩余磁通密度傾向于降低。 另外，如果化的含量小于0.05質量％，則矯頑力傾向于降低。
[0046] 在本實施方式的R-T-B系燒結磁鐵中含有Ga, Ga的含量優選為0.05~1.5質量％， 進一步優選為0.15~1.0質量％。通過含有Ga,能夠得到所得到磁鐵的高矯頑力化、高耐腐 蝕性化、溫度特性的改善。如果Ga的含量超過1.5質量％，則剩余磁通密度傾向于降低。另 夕h如果Ga的含量小于0.05質量％，則難W形成R-Ga-C濃縮部，并且磁特性傾向于降低。
[0047] 在本實施方式的R-T-B系燒結磁鐵中優選含有A1。通過含有Al,能夠得到所得到磁 鐵的高矯頑力化、高耐腐蝕性化、溫度特性的改善。Al的含量優選為0.03質量％ W上且0.6 質量％ ^下，進一步優選為0.10質量％ W上且0.4質量％ W下。
[0048] 在本實施方式的R-T-B系燒結磁鐵中優選含有Zr。通過含有Zr,有抑制燒結時的晶 粒生長并且將過量的碳的一部分作為ZrC相固定化的效果。Zr的含量優選為0.2質量％^上 且1.5質量下。
[0049 ]在本實施方式的R-T-B系燒結磁鐵中也可W含有上述W外的添加元素。具體而言， 可 W 列舉 了1、￥、化、]?11、化、佩、]\1〇、冊^曰、胖、51、81、511等。
[0050] 在本實施方式的R-T-B系燒結磁鐵中，可W含有一定量的氧(0)。一定量是由其它 的參數等改變并適量決定的，不過從耐腐蝕性的觀點出發，氧量優選為0.05質量％ ^上，從 磁特性的觀點出發，優選為0.2質量％ W下。
[0051] 在本實施方式的R-T-B系燒結磁鐵中，在0.1質量％~0.3質量％的范圍內含有碳 (C) dR-T-B系燒結磁鐵通過含有0.1質量％ W上的碳從而變得容易形成R-T-B系燒結磁鐵。 如果是現有的R-T-B系燒結磁鐵，如果含有運么多的碳則矯頑力傾向于降低，不過在本實施 方式的R-T-B系燒結磁鐵中，通過形成R-Ga-切^縮部，沒有發現矯頑力的降低。另外，如果碳 量超過0.3質量％，則即便形成了R-Ga-C濃縮部，矯頑力也傾向于降低。
[0052] 另外，在本實施方式所設及的R-T-B系燒結磁鐵中，可W含有一定量的氮(N)。一定 量是由其它的參數等改變并適量決定的，不過從磁特性的觀點出發，氮量優選為0.01~0.2 質量％。
[0053] R-T-B系燒結磁鐵中的氧量、碳量、氮量的測定方法可W使用一直W來通常所知的 方法。氧量例如可W通過惰性氣體烙融-非色散紅外吸收法來測定，碳量例如通過氧氣流中 燃燒-紅外線吸收法來測定，氮量通過惰性氣體烙融-熱導法來測定。
[0054] 本實施方式所設及的R-T-B系燒結磁鐵在晶界中具有比主相顆粒內R、Ga、C的濃度 都高的R-Ga-C濃縮部。另外，R-Ga-C濃縮部如上所述主要由R、Ga、C構成，不過也可W含有運 些W外的成分。作為R-Ga-C濃縮部含有的元素，例如可W列舉化、Co Je等。
[0055] 如上所述，通過在晶界中形成R-Ga-切^縮部，從而即便是0.1質量％~0.3質量％ 的高碳量，也能夠表現高的矯頑力。在現有的R-T-B系燒結磁鐵中在成為如上所述的高碳量 的情況下，碳的大部分和晶界的富R相反應形成碳化物。R-T-B系燒結磁鐵是通過富R相成為 液相的液相燒結而得到的燒結磁鐵，而碳化物在燒結時不會成為液相，因此碳化物形成使 得富R相減少，作為其結果矯頑力降低了。特別地，在主相顆粒的平均粒徑小的情況下，主相 顆粒的比表面積變大，為了表現充分的矯頑力需要大量的液相，因此通過增大碳量從而矯 頑力有容易降低的傾向。相對于此，在本實施方式所設及的R-T-B系燒結磁鐵的情況下，形 成于晶界的R-Ga-C濃縮部為含有碳的相，并且能夠有助于燒結時的液相生成。因此，即便碳 量高，也能夠確保燒結時充分量的液相，并且能夠得到高的矯頑力。
[0056] 本實施方式所設及的R-T-B系燒結磁鐵例如如后所述，可W通過下述方法來制造， 良P，在構成主要形成主相的基礎的組成的R-T-B系原料合金(第1合金）W外，添加主要構成 形成晶界相的基礎的組成的第2合金，并且控制制造工序中的燒結模式等的制造條件。
[0057] 在本實施方式所設及的R-T-B系燒結磁鐵的晶界中形成的R-Ga-切^縮部被認為是 通過如下方式生成的。即，認為存在于第2合金中的R、Ga與來自在制造過程中混入的碳化合 物的碳在特定的溫度區域內經過保持時間形成化合物，并且WR-Ga-切^縮部的形式在晶界 析出。之后，在燒結溫度下成為液相從而有助于燒結，之后在冷卻過程中再次析出。
[0058] 本實施方式所設及的R-T-B系燒結磁鐵通常被加工成任意的形狀來使用。本實施 方式所設及的R-T-B系燒結磁鐵的形狀不特別限定，例如可W做成長方體、六面體、平板狀、 四棱柱等的柱狀、R-T-B系燒結磁鐵的截面形狀成為C型的圓筒狀的任意形狀。作為四棱柱， 例如可W是底面是長方形的四棱柱、底面為正方形的四棱柱。
[0059] 另外，在本實施方式所設及的R-T-B系燒結磁鐵中，包括將該磁鐵加工之后磁化了 的磁鐵產品、和沒有將該磁鐵磁化的磁鐵產品兩者。
[0060] <R-T-B系燒結磁鐵的制造方法〉
[0061] 使用附圖針對制造具有如上所述的構成的本實施方式所設及的R-T-B系燒結磁鐵 的方法的一個例子進行說明。圖2是表示制造本發明的實施方式所設及的R-T-B系燒結磁鐵 的方法的一個例子的流程圖。如圖2所示，制造本實施方式所設及的R-T-B系燒結磁鐵的方 法具有W下的工序。
[0062] (a)準備第1合金和第2合金的合金準備工序(步驟S11)
[0063] (b)碎粉第1合金和第2合金的粉碎工序(步驟S12)
[0064] (C)混合第1合金粉末和第2合金粉末的混合工序(步驟S13)
[0065] (d)對混合后的混合粉末進行成型的成型工序(步驟S14)
[0066] (e)燒結成型體，得到R-T-B系燒結磁鐵的燒結工序(步驟S15)
[0067] (f)對R-T-B系燒結磁鐵進行時效處理的時效處理工序(步驟S16)
[0068] (g)冷卻R-T-B系燒結磁鐵的冷卻工序(步驟S17)
[0069] 化)對R-T-B系燒結磁鐵進行加工的加工工序(步驟S18)
[0070] (i)使重稀上元素擴散于R-T-B系燒結磁鐵的晶界中的晶界擴散工序(步驟S19)
[0071] (j)對R-T-B系燒結磁鐵進行表面處理的表面處理工序(步驟S20)
[0072] [合金準備工序:步驟Sll ]
[0073] 準備成為本實施方式所設及的R-T-B系燒結磁鐵中主要構成主相的基礎的組成的 合金（第1合金）和成為構成晶界的基礎的組成的合金（第2合金）（合金準備工序（步驟 511) )。在合金準備工序(步驟S11)中，在真空或者Ar氣等的惰性氣體氣氛中烙融對應于本 實施方式所設及的R-T-B系燒結磁鐵的組成的原料金屬，然后，通過使用其進行鑄造從而制 作出具有所希望的組成的第1合金和第2合金。另外，在本實施方式中，雖然是針對混合第1 合金和第2合金運巧巾合金來制作原料粉末的2合金法的情況進行說明，但也可W是不分第1 合金和第2合金而使用單獨的合金的單合金法。
[0074] 作為原料金屬，例如可W使用稀±金屬或稀±類合金、純鐵、棚鐵(ferroboron)、 進而運些的合金或化合物等。鑄造原料金屬的鑄造方法，例如為鑄塊鑄造法、薄片連鑄法 (strip casting method)、書型鑄模法(book molding method)或離屯、鑄造法等。在得到的 原料合金有凝固偏析的情況下，根據需要實行均質化處理。在實行原料合金的均質化處理 的時候，在真空或者惰性氣體氣氛下W700°CW上且1500°CW下的溫度保持1小時W上來進 行。由此，R-T-B系燒結磁鐵用合金被烙融從而均質化。
[00巧][粉碎工序:步驟Sl 2]
[0076] 在制作了第1合金W及第2合金之后，粉碎第1合金W及第2合金(粉碎工序（步驟 512) )。在粉碎工序(步驟S12)中，在制作了第1合金W及第2合金之后，分別粉碎運些第1合 金W及第2合金，制成粉末。另外，也可W將第1合金和第2合金一起進行粉碎。
[0077] 粉碎工序(步驟S12)有粉碎至粒徑成為數百Mi~數mm的程度的粗粉碎工序(步驟 Sl2-1)和微粉碎至粒徑成為數WIi程度的微粉碎工序(步驟Sl2-2)。
[0078] (粗粉碎工序:步驟Sl 2-1)
[0079] 將第1合金和第2合金粗粉碎至各自的粒徑成為數百皿~數mm的程度(粗粉碎工序 (步驟S12-1))。由此，得到第1合金W及第2合金的粗粉碎粉末。粗粉碎可W通過在使氨吸附 于第I合金和第2合金之后基于不同相之間的氨吸附量的差異使氨放出并實行脫氨而發生 自崩解性粉碎(氨吸附粉碎)來進行。
[0080]另外，粗粉碎工序(步驟S12-1)除了如上所述的使用氨吸附粉碎W外，也可W在惰 性氣體氣氛中使用搗磨機（stamp mill)、飄式破碎機（jaw crusher)、布朗粉碎機(Braun mi 11)等粗粉碎機來進行。
[0081 ]另外，為了得到高的磁特性，從粉碎工序(步驟Sl 2)到燒結工序(步驟Sl 5)的各個 工序的氣氛優選為低氧濃度。氧濃度可通過各個制造工序中的氣氛的控制等來進行調節。 如果各個制造工序的氧濃度高，則第1合金W及第2合金的粉末中的稀±元素發生氧化并生 成R氧化物，在燒結中沒有被還原WR氧化物的形式直接析出于晶界，從而得到的R-T-B系燒 結磁鐵的化降低。因此，例如，優選將各個工序的氧的濃度設為I(K)PPmW下。
[0082] (微粉碎工序:步驟S12-2)
[0083] 在對第1合金和第2合金進行粗粉碎之后，將得到的第1合金W及第2合金的粗粉碎 粉末微粉碎至平均粒徑成為數皿程度(微粉碎工序(步驟S12-2))。由此，得到第1合金和第2 合金的微粉碎粉末。通過進一步微粉碎經過粗粉碎的粉末，從而能夠得到具有優選為0.1 Mi W上且4.0皿W下，進一步優選為1.5皿W上且3.3皿W下的顆粒的微粉碎粉末。通過將微粉 碎粉末的平均粒徑控制在運樣的范圍內，從而可W將燒結后的主相顆粒的平均粒徑做到 4.0皿W下的程度。
[0084] 另外，在本實施方式中雖然是W分別粉碎第1合金和第2合金來得到微粉碎粉末的 方式進行，但是也可W是在微粉碎工序(步驟S12-2)中W對第1合金W及第2合金的粗粉碎 粉末進行混合后獲得微粉碎粉末的方式進行。
[0085] 微粉碎可W通過一邊適當調節粉碎時間等條件，一邊使用氣流磨（jet mill)、珠 磨機等微粉碎機對經過粗粉碎的粉末實行進一步的粉碎來實施。氣流磨是由狹小的噴嘴來 釋放高壓的惰性氣體(例如，化氣）產生高速氣流，由該高速氣流來加速第1合金W及第2合 金的粗粉碎粉末并使第1合金W及第2合金的粗粉碎粉末彼此發生碰撞或者使其與目標物 或容器壁發生碰撞來進行粉碎的方法。
[0086] 特別地，在使用氣流磨要得到細粒徑的微粉碎粉末的情況下，粉碎后的粉末表面 活性非常高，因此，容易產生粉碎后的粉末彼此的再凝聚或附著于容器壁，收率傾向于降 低。因此，通過在將第1合金和第2合金的粗粉碎粉末進行微粉碎時，添加硬脂酸鋒、油酸酷 胺等的粉碎助劑，從而防止粉末彼此的再凝聚、附著于容器壁上，從而可W W高收率得到微 粉碎粉末。另外，通過運樣添加粉碎助劑，從而可W得到成型時取向性高的微粉碎粉末。粉 碎助劑的添加量根據微粉碎粉末的粒徑或添加的粉碎助劑的種類而改變，不過優選W質 量％計為0.1 %~1 %的程度。
[0087] [混合工序:步驟Sl 3]
[0088] 在微粉碎第1合金和第2合金之后，在低氧氣氛中混合各個微粉碎粉末(混合工序 (步驟S13))。由此，可W得到混合粉末。低氧氣氛作為例如化氣、Ar氣氣氛等惰性氣體氣氛 來形成。第1合金粉末和第2合金粉末的配合比率W質量比計優選為80比20 W上且97比3 W 下，更優選W質量比計為90比IOW上且97比3W下。
[0089] 另外，在粉碎工序(步驟S12)中，將第1合金和第2合金一起進行粉碎的情況下的配 合比率也與將第1合金和第2合金分別進行粉碎的情況相同，第1合金粉末和第2合金粉末的 配合比率W質量比計優選為80比2〇W上且97比3W下，更優選W質量比計為90比low上且 97比3W下。
[0090] 在本實施方式中，第1合金和第2合金優選互相合金組成不同。例如，相比于第1合 金，第2合金包含較多的Ga、化、Co。
[0091] 第2合金中所含的Ga的質量％優選為0.2%~20%，進一步優選為0.5%~10%。第 1合金可W包含Ga,也可W不包含Ga,在第1合金中包含Ga的情況下，第1合金中所含的Ga的 質量％優選為〇.2%W下。
[0092] 為了改善成型時的取向性，在混合工序中可W進一步添加潤滑劑。
[0093] [成型工序:步驟S14]
[0094] 在混合第1合金粉末和第2合金粉末之后，將混合粉末成型為目標形狀(成型工序 (步驟S14))。在成型工序(步驟S14)中，通過將第1合金粉末W及第2合金粉末的混合粉末充 填于被電磁鐵包裹的模具內并進行加壓，從而將混合粉末成型為任意的形狀。此時，一邊施 加磁場一邊進行，通過施加磁場從而使原料粉末產生規定的取向，W使結晶軸取向的狀態 在磁場中成型。由此可W得到成型體。得到的成型體因為向規定方向取向，所W能夠得到具 有更強磁性的各向異性的R-T-B系燒結磁鐵。
[0095] 成型時的加壓優選在30MPa~300MPa下實行。施加的磁場優選為950kA/m~ 1600kA/m。施加的磁場不限定于靜磁場，也可W為脈沖狀磁場。另外，也可W并用靜磁場和 脈沖狀磁場。
[0096] 另外，作為成型方法除了如上所述將混合粉末直接成型的干式成型W外，也可W 適用對使原料粉末分散于油等溶劑中的漿料進行成型的濕式成型。
[0097] 對混合粉末實施成型而得到的成型體的形狀沒有特別地限定，例如可W為長方 體、平板狀、柱狀、環狀等根據所希望的R-T-B系燒結磁鐵的形狀制成任意的形狀。
[0098] [燒結工序:步驟Sl引
[0099] 在磁場中成型，在真空或者惰性氣體氣氛中燒結成型為目標形狀而得到的成型 體，得到R-T-B系燒結磁鐵(燒結工序(步驟S15))。對成型體例如通過在真空中或者在惰性 氣體存在下進行W900°CW上且1200°CW下加熱1小時W上且30小時W下的處理來燒結。由 此，混合粉末發生液相燒結，得到主相的體積比率提高了的R-T-B系燒結磁鐵(R-T-B系磁鐵 的燒結體）。為將主相顆粒的平均粒徑做到化mW下，需要根據組成、粉碎方法、粒度和粒度 分布的不同等諸項條件來調節燒結溫度、燒結時間。
[0100] 為了形成R-Ga-切^縮部優選在燒結工序中加入在升溫至燒結溫度的器件的特定 溫度區域內保持溫度的工序。作為加入保持工序的溫度，優選為500~700°C，作為在該溫度 下保持的時間，優選為30分鐘~3小時。認為如果在升溫過程中加入W運樣的條件保持溫度 的工序，則由于W下的機理會形成R-Ga-C濃縮部。
[0101] (1)在粉碎工序中添加的粉碎助劑、在混合工序中添加的潤滑劑、或者濕式成型時 使用的溶劑的殘留成分等存在于成型體中的有機化合物沒有完全熱分解作為碳成分殘留。
[0102] (2)包含R、Ga的來自第2合金的微粉碎粉末通過粗粉碎工序中的氨吸附處理在燒 結前的階段成為氨化物。在溫度保持工序中，該氨脫離。由于包含Ga的第2合金比第1合金烙 點低，因此在氨脫離的同時生成液相。
[0103] (3)通過生成來自第2合金的液相，從而在（1)中殘留的碳成分和包含R、Ga的第2合 金的成分之間優先地發生反應，并WR-Ga-C濃縮部的形式析出于晶界。
[0104]在燒結成型體之后，從提高生產效率的觀點出發，優選急冷燒結體。
[01化][時效處理工序:步驟S16]
[0106] 在燒結了成型體之后，對R-T-B系燒結磁鐵進行時效處理（時效處理工序（步驟 S16))。燒成后，通過在低于燒成時的溫度的條件下保持所得到的R-T-B系燒結磁鐵等來對 R-T-B系燒結磁鐵實施時效處理。時效處理例如在700°C W上且900°C W下的溫度下加熱1小 時到3小時并進一步在500°C至700°C的溫度下加熱1小時到3小時的2階段加熱、在600°C附 近的溫度下加熱1小時到3小時的1階段加熱等，根據實施時效處理的次數來調節適當處理 條件。通過運樣的時效處理，能夠使R-T-B系燒結磁鐵的磁特性提高。另外，時效處理工序 (步驟S16)也可W在加工工序(步驟S18)或晶界擴散工序(步驟S19)之后實行。
[0107] [冷卻工序:步驟S17]
[0108] 在對R-T-B系燒結磁鐵實施過時效處理之后，在Ar氣氣氛中對R-T-B系燒結磁鐵實 行急冷(冷卻工序(步驟S17))。由此，能夠得到本實施方式所設及的R-T-B系燒結磁鐵。冷卻 速度沒有特別地限定，優選為30°C/minW上。
[0109] [加工工序:步驟S18]
[0110] 得到的R-T-B系燒結磁鐵也可W根據需要加工成所希望的形狀（加工工序：步驟 S18)。加工方法例如可W列舉切斷、研磨等形狀加工，滾筒研磨等倒角加工等。
[0111] [晶界擴散工序:步驟S19]
[0112] 也可W具有對加工后的R-T-B類燒結磁鐵的晶界進一步使重稀±元素擴散的工序 (晶界擴散工序:步驟S19)。晶界擴散可W通過在用涂布或蒸鍛等使包含重稀±元素的化合 物附著于R-T-B系燒結磁鐵的表面之后進行熱處理，或者在包含重稀±元素的蒸氣的氣氛 中對R-T-B系燒結磁鐵進行熱處理來實施。由此，能夠進一步提高R-T-B系燒結磁鐵的矯頑 力。
[0113] [表面處理工序:步驟S20]
[0114] 由W上的工序得到的R-T-B系燒結磁鐵也可W實施鍛層或樹脂覆膜、氧化處理、化 學處理等表面處理(表面處理工序(步驟S20))。由此，能夠進一步提高耐腐蝕性。
[0115] 另外，在本實施方式中，實行加工工序(步驟S18)、晶界擴散工序(步驟S19)、表面 處理工序(步驟S20)，但運些各工序并沒必要一定進行。
[0116] 運樣制得本實施方式所設及的R-T-B系燒結磁鐵，結束處理。另外，通過使之磁化 從而可W得到磁鐵產品。
[0117] 由此得到的本實施方式所設及的R-T-B系燒結磁鐵由于在晶界中具有R-Ga-C濃縮 部，因此，即便為高的含碳量，也具有良好的磁特性。
[0118] 本實施方式所設及的R-T-B系燒結磁鐵例如能夠適宜用作在轉子表面安裝有磁鐵 的表面磁鐵型（Surface化rmanent Magnet:SPM)旋轉機、如內轉子型的無刷電動機那樣的 內部磁鐵嵌入型（Interior Permanent Ma即et: IPM)旋轉機、PRM(永久磁鐵磁阻電動機， 化rmanent magnet Reluctance Motor)等磁鐵。具體來說，本實施方式所設及的R-T-B系燒 結磁鐵適宜用作硬盤驅動器的硬盤旋轉驅動用主軸電動機或音圈電動機、電動車或混合動 力汽車用電動機、汽車的電動動力轉向裝置用電動機、工作機械的伺服電動機、手機的振動 器用電動機、印刷機用電動機、發電機用電動機等用途。
[0119] 另外，本發明不限定于上述的實施方式，可W在本發明的范圍內進行各種改變。
[0120] [實施例]
[0121] W下，通過實施例來更加具體地說明本發明，但是本發明并不限定于W下的實施 例。
[0122] (實施例1~4)
[0123] 首先，W得到具有表1所示的磁鐵組成A~D的燒結磁鐵的方式通過薄片連鑄法來 準備原料合金。作為原料合金，W表1所示的組成分別制作準備主要形成磁鐵的主相的第1 合金、主要形成晶界的第2合金運巧巾。另外，在表1中，bal.表示將各合金的整體組成作為 100質量％的情況下的余量，（T. RE)表示稀±類的合計質量％。
[0125] 接著，分別在室溫下使氨吸附于運些的原料合金之后，在Ar氣氛下分別進行在400 °C下進行1小時的脫氨的氨粉碎處理(粗粉碎）。
[0126] 另外，在本實施例中，在氧濃度小于50ppm的Ar氣氛下進行從該氨粉碎處理至燒結 的各個工序(微粉碎W及成型KW下的實施例W及比較例中相同）。
[0127] 接著，對于各合金，在氨粉碎后進行微粉碎之前，在粗粉碎粉末中作為粉碎助劑添 加0.4質量％的油酸酷胺，使用諾塔混合機(化Uta mixer)進行混合。之后，使用氣流磨來進 行微粉碎。另外，在微粉碎時通過改變氣流磨的分級條件，從而調節了微粉碎粉末的粉碎粒 徑。將各實施例中的粉碎粒徑示于表2中。
[012 引
[0129]之后，使用諾塔混合機將第I合金的微粉碎粉末和第2合金的微粉碎粉末W表1所 示的比例混合，并調制出作為R-T-B系燒結磁鐵的原料粉末的混合粉末。
[0130] 將得到的混合粉末填充于被配置于電磁鐵中的模具內，進行一邊施加 1200kA/m的 磁場一邊施加 120MPa的壓力的磁場中成型，得到成型體。
[0131] 之后，將得到的成型體進行燒結。在燒結中，將成型體在SkPa的Ar氣氛中W6°C/分 鐘的速度升溫至600°C之后，在真空中600°C下保持2小時。之后進一步升溫在真空中1030°C 下保持12小時從而進行了燒結，之后急冷得到了燒結體(R-T-B系燒結磁鐵）。然后，對得到 的燒結體實施在850°C下保持1小時W及在500°C下保持1小時(都在Ar氣氣氛中）的2階段的 時效處理，得到實施例1~4的各R-T-B系燒結磁鐵。
[0132] (比較例1~4)
[0133] 除了不在燒結時加入在600°C下保持2小時之外，其它都和實施例1~4相同，分別 審IJ作了比較例1~4的R-T-B系燒結磁鐵。
[0134] (比較例5~6)
[0135] 除了使用表1所示的組成A的合金，并將粉碎粒徑做到4.5皿W外，其它都和實施例 1同樣制作了比較例5的R-T-B系燒結磁鐵。另外，除了不在燒結時加入在600°C下保持2小時 之外，其它都和比較例5同樣制作了比較例6的R-T-B系燒結磁鐵。
[0136] (比較例7~8)
[0137] 除了在混合第1合金和第2合金的混合工序中進一步添加 0.2質量％的碳黑顆粒W 夕h其它都和實施例1同樣制作了比較例7的R-T-B系燒結磁鐵。另外除了不在燒結時加入在 600°C下保持2小時之外，其它都和比較例7同樣制作了比較例8的R-T-B系燒結磁鐵。
[013引 < 評價〉
[0139] [組織評價]
[0140] 對于實施例1~4W及比較例1~8中得到的R-T-B系燒結磁鐵，用離子銳削削去截 面的表面，除去最表面的氧化等的影響之后，用EPMA(電子探針顯微分析儀：Electron Probe Micro Analyzer)對R-T-B系燒結磁鐵的截面觀察元素分布，進行分析。具體來說，對 于50皿見方的區域，進行Nd、Ga W及C的各元素的測繪(mapping)分析，觀察Nd、Ga W及C的各 元素分布濃度高于主相顆粒的部分。
[0141] 其結果，在實施例1~4W及比較例7的R-T-B系燒結磁鐵中，確認了在晶界中存在 Nd、Ga、C的各元素的濃度分布高于主相顆粒內的部分(R-Ga-C濃縮部）。然而，在比較例1~6 W及比較例8的R-T-B系燒結磁鐵的晶界中不能確認到R-Ga-C濃縮部。
[0142] 進一步，對于在晶界中觀察到R-Ga-切^縮部的實施例1~4的R-T-B系燒結磁鐵，對 于R-Ga-C濃縮部(5點)和主相顆粒的晶粒內（1點）分別進行通過EPMA的定量分析。將實施例 1的結果作為代表示于表3中。
[0143] 另外，表中的組成比是將炯、？'、〇7^6、6曰、(：的原子數的合計作為100時的各元素 的比例。另外，求得的C的組成比包括EPMA測定上的背景(background),因此傾向于比實際 的值高，但是不會影響值的大小的相對關系。
[0144] [表 3]
[0145]
[0146] 如表3所示，在用EPMA的定量分析中，在實施例1的R-T-B系燒結磁鐵的晶界中，也 確認了存在R(Nd+Pr+Dy)、Ga、C的各元素的濃度比主相顆粒內分布濃度更高的部分(R-Ga-C 濃縮部）。另外，在實施例2~4的R-T-B系燒結磁鐵中也確認存在有同樣組成的R-Ga-切^縮 部。
[0147] [組成分析]
[014引對于實施例1~4W及比較例1~8中得到的R-T-B系燒結磁鐵，通過巧光X射線分析 法W及電感禪合等離子體質譜法(ICP-MS法)進行組成分析。其結果，可W確認任一的R-T-B 系燒結磁鐵都與加入組成(表1所示的燒結體目標組成)大致一致。另外，碳量使用氧氣流燃 燒-紅外線吸收法來測定。碳量的結果一并示于表2中。
[0149] [粒徑評價]
[0150] 針對實施例1~4W及比較例1~8中得到的R-T-B系燒結磁鐵，評價了主相顆粒的 平均粒徑。主相顆粒的平均粒徑通過研磨樣品的截面從而用光學顯微鏡觀察，并加入到圖 像分析軟件中求得粒徑分布。將主相顆粒的平均粒徑的值一并示于表2中。
[0151] [磁特性]
[0152] 使用B-H示蹤儀測定在實施例1~4W及比較例1~8中得到的R-T-B系燒結磁鐵的 磁特性。作為磁特性，測定了剩余磁通密度化和矯頑力化J。將結果一并示于表2中。
[01對如表2所示，實施例1~4的R-T-B系燒結磁鐵分別與相同組成的比較例1~4的R-T-B系燒結磁鐵比較，矯頑力高20kA/mW上，并且實施例的磁鐵具有高的矯頑力。另外，在碳量 小于0.1質量％的比較例5、6的R-T-B系燒結磁鐵中，即便在燒結時加入600°C下2小時的保 持工序也不能確認到R-Ga-C濃縮部，不能得到高矯頑力。進一步，在碳量超過0.3質量％的 比較例7、8的R-T-B系燒結磁鐵中，由于碳量顯著高因此不能得到充分的矯頑力。
[0154] (實施例5~8)
[0155] 除了 W得到如表4所示的組成E~H的燒結磁鐵的方式通過薄帶連鑄法來準備原料 合金，并將微粉碎粉末的粉碎粒徑做到表5所示的值W外，其它都和實施例1~4同樣分別制 作了實施例5~8的R-T-B系燒結磁鐵。實施例5、6為作為燒結體組成含有Cu的實施例、實施 例7、8為作為燒結體組成含有化和Co的實施例。
[0159] 除了不在燒結時加入在600°C下保持2小時之外，其它都和實施例5~8同樣分別制 作了比較例9~11的R-T-B系燒結磁鐵。
[0160] < 評價〉
[0161] 針對實施例5~8、W及比較例9~11的R-T-B系燒結磁鐵進行了與實施例1~4、比 較例1~8同樣的評價。組成分析的結果可W確認在任一的R-T-B系燒結磁鐵的組成都與加 入組成(表4所示的燒結體目標組成)大致一致。另外，將碳量、主相顆粒的平均粒徑示于表5 中。
[0162] 和實施例1~4同樣進行了組織評價，結果在實施例5~8的R-T-B系燒結磁鐵中，確 認了在晶界中存在NcU Ga、C的各元素的濃度分布高于主相顆粒內的部分(R-Ga-切^縮部）。 然而，在比較例9~12的R-T-B系燒結磁鐵的晶界中不能確認至化-Ga-C濃縮部。
[0163] 進一步，對于在晶界中觀察到R-Ga-切^縮部的實施例5~8的R-T-B系燒結磁鐵的 R-Ga-切農縮部(5點）和主相顆粒內（1點）分別進行通過EPMA的定量分析。將實施例5、7的結 果作為代表示于表6中。
[0164] 另外，表6中的組成比是將炯、？'、〇7^6、6曰、加、(：的原子數的合計作為100時的各 元素的比例。另外，求得的C的組成比包括EPMA測定上的背景(background)，因此傾向于比 實際的值高，但是不會影響值的大小的相對關系。
[01 化]
盡 術 J_J
[0166]如表6所示，在用EPMA進行的定量分析中，在實施例5、7的R-T-B系燒結磁鐵的晶界 中，確認了存在R(Nd+Pr+Dy)、Ga、C的各元素的濃度比主相顆粒內分布濃度更高的部分(R-Ga-C濃縮部）。另外，確認了在實施例5的R-Ga-切^縮部進一步含有化，并且化的濃度比主相 顆粒內高。進一步，確認了實施例5的1?-6曰-誠轉|部含有Co和Cu，并且Co和Cu的濃度分別比 主相顆粒內高。
[0167]另外，確認了在實施例6的R-T-B系燒結磁鐵中，存在和實施例5同樣的組成的R-Ga-切農縮部，在實施例8的R-T-B系燒結磁鐵中，存在和實施例7同樣的組成的R-Ga-C濃縮 部。
[016引使用B-H示蹤儀測定在實施例5~8W及比較例9~12中得到的R-T-B系燒結磁鐵的 磁特性。作為磁特性，測定了剩余磁通密度化和矯頑力化J。將結果一并示于表5中。
[0169]如表5所示，實施例5~8的R-T-B系燒結磁鐵分別與相同組成的比較例9~12的R-T-B系燒結磁鐵比較，確認了具有高的矯頑力。另外，確認了在R-Ga-切^縮部含有Cu的實施 例5、6中相對于比較例的化J的提高幅度，比不含Cu的實施例1~4相對于比較例的化J的提 高幅度傾向于更大。進一步，確認了在R-Ga-C濃縮部含有Cu和Co的實施例7、8中相對于比較 例的化J的提高幅度，比不含Co的實施例5~6相對于比較例的化J的提高幅度傾向于更大。
【主權項】
1. 一種R-T-B系燒結磁鐵，其特征在于， 該R-T-B系燒結磁鐵包含R-T-B系化合物作為主相顆粒， 所述R-T-B系燒結磁鐵含有0.1質量％~0.3質量％的(：， 在由相鄰的2個以上的所述主相顆粒形成的晶界中具有R-Ga-C濃縮部，其中，相比所述 主相顆粒內，所述R-Ga-C濃縮部的R、Ga、C的濃度都更高。2. 如權利要求1所述的R-T-B系燒結磁鐵，其特征在于， 所述R-Ga-C濃縮部進一步含有Cu，并且所述R-Ga-C濃縮部的Cu的濃度比所述主相顆粒 內的Cu的濃度高。3. 如權利要求1或2所述的R-T-B系燒結磁鐵，其特征在于， 所述R-Ga-C濃縮部進一步含有Co，并且所述R-Ga-C濃縮部的Co的濃度比所述主相顆粒 內的Co的濃度高。
【文檔編號】H01F1/08GK105845304SQ201610069140
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年2月1日
【發明人】三輪將史, 巖佐拓郎
【申請人】Tdk株式會社