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JP-2026077563-A - Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金の製造方法、および、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の製造方法

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Abstract

【課題】磁気特性が高くクラックが発生しにくいＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石を作製できるＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金、およびその製造方法を提供する。 【解決手段】希土類元素と、Ｆｅおよび／またはＣｏと、ホウ素と、Ｍと、を含むＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金である。ＭがＧａ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｐ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｎおよびＢｉから選択される１種以上である。Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金が主相およびＲリッチ相を含み、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金の断面においてＲリッチ相の一種である６－１３－１相の面積比率が７．０％以下である。 【選択図】図５

Inventors

  • 細野 宇礼武
  • 吉田 泰隆

Assignees

  • ＴＤＫ株式会社

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20250812
Priority Date
20241025

Claims (13)

  1. 希土類元素と、Ｆｅおよび／またはＣｏと、ホウ素と、Ｍと、を含むＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金であって、 ＭがＧａ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｐ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｎおよびＢｉから選択される１種以上であり 前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金が主相およびＲリッチ相を含み、 前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金の断面において前記Ｒリッチ相の一種である６－１３－１相の面積比率が７．０％以下であるＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金。
  2. 前記６－１３－１相の面積比率が１．０％以上６．５％以下である請求項１に記載のＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金。
  3. 前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金の断面において２－１７相の面積比率が２．０％以下である請求項１または２に記載のＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金。
  4. ホウ素の含有量が０．７８質量％以上０．９５質量％以下である請求項１または２に記載のＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金。
  5. ホウ素の含有量が０．８０質量％以上０．９５質量％以下である請求項１または２に記載のＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金。
  6. ホウ素の含有量が０．８３質量％以上０．９０質量％以下である請求項１または２に記載のＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金。
  7. ホウ素の含有量が０．７５質量％以上０．９５質量％以下であり、かつ、炭素の含有量が０．０５質量％以上０．２５質量％以下である請求項１または２に記載のＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金。
  8. 前記ホウ素の含有量と前記炭素の含有量との合計が０．８０質量％以上１．２０質量％以下であり、かつ、前記炭素の含有量を前記ホウ素の含有量で除した値が０．０５以上０．３３以下である請求項７に記載のＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金。
  9. Ｇａの含有量が０．１０質量％以上０．７０質量％以下である請求項１または２に記載のＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金。
  10. 希土類元素の合計含有量が３０．０質量％以上３３．０質量％以下である請求項１または２に記載のＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金。
  11. 希土類元素の合計含有量が３０．０質量％以上３３．０質量％以下、Ａｌの含有量が０．１質量％以上０．４質量％以下、Ｃｏの含有量が０．４質量％以上１．１質量％以下、Ｃｕの含有量が０．０５質量％以上０．２質量％以下、Ｚｒの含有量が０．１５質量％以上０．７質量％以下、および、Ｇａの含有量が０．１０質量％以上０．７０質量％以下である請求項１または２に記載のＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金。
  12. 合金溶湯を凝固させて鋳造合金薄帯を得る工程と、 前記鋳造合金薄帯を破砕して鋳造合金薄片を得る工程と、 前記鋳造合金薄片を冷却する工程と、を有し、 前記鋳造合金薄片を冷却する工程における６００℃から４００℃までの冷却速度が０．７℃／秒以上であるＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金の製造方法。
  13. 請求項１または２に記載のＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金を水素解砕する工程を有し、 前記水素解砕する工程における脱水素温度が５３０℃以上６５０℃以下であるＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の製造方法。

Description

本開示は、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金の製造方法、および、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の製造方法に関する。 特許文献１には、Ｒ－Ｔ－Ｂ系磁石用原料合金に関する発明が記載されている。特に、Ｒ－Ｔ－Ｂ系磁石用原料合金の結晶組織がＲリッチ相内に非結晶相と結晶相とが共存する結晶組織であり、前記非結晶相のＧａ含有率が前記結晶相のＧａ含有率よりも高いことを特徴とする。当該特徴により、最終的に得られる焼結磁石の主相の磁気飽和が向上し、焼結磁石のエネルギー積が向上し、保磁力が向上するとともに安定する。 特許第５７５８０１６号公報 Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金の粗粉砕粉末の反射電子像である。Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金の粗粉砕粉末の反射電子像である。Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金の粗粉砕粉末の反射電子像である。Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金の粗粉砕粉末の反射電子像である。Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金の反射電子像である。図５を３値化した画像である。Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金のＲリッチ相間隔の測定方法を示す模式図である。 以下、本開示を、図面に示す実施形態に基づき説明する。 ＜Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金の組織＞ 本実施形態に係るＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金は、希土類元素と、Ｆｅおよび／またはＣｏと、ホウ素と、Ｍと、を含む。ＭがＧａ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｐ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｎおよびＢｉから選択される１種以上である。 一般的に、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金は、Ｒ2Ｔ14Ｂ型結晶構造を有する主相と、主相よりもＲの含有量が多いＲリッチ相と、を含む。 一般的に、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金の断面を反射電子像で観察する場合において、平均原子番号が大きい部分ほど明るく（白く）見える。そして、Ｒリッチ相は主相と比較して平均原子番号が大きい。 そして、反射電子像の輝度ヒストグラムを適切に調整する場合には、反射電子像に含まれるＲリッチ相の明るさに応じてＲリッチ相を複数の種類に分けることができる。 具体的には、Ｒリッチ相を、最も明るい白色相と、白色相と主相との間の明るさである６－１３－１相（中間相）と、に分類することが可能である。そして、本実施形態に係るＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金は、断面における６－１３－１相の面積比率が７．０％以下（０％を含む）である。１．０％以上６．５％以下であってもよく、１．０％以上６．０％以下であってもよい。 すなわち、本実施形態に係るＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金は、従来のＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金と比較して６－１３－１相の面積比率が小さい。６－１３－１相の面積比率が小さいＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金を用いてＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石を作製することにより得られるＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の磁気特性を向上させやすくなる。以下、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の磁気特性を向上させやすくなる理由について説明する。 主相は、ＦｅとＣｏとの合計比率を希土類元素の合計比率で割った値が原子数基準で６．０以上７．０以下であってもよい。これに対し、６－１３－１相は、ＦｅとＣｏとの合計比率を希土類元素の合計比率で割った値が原子数基準で１．０より大きく３．０以下であってもよい。白色相は、ＦｅとＣｏとの合計比率を希土類元素の合計比率で割った値が原子数基準で０以上１．０以下であってもよい。６－１３－１相はＲリッチ相の中でＦｅおよびＣｏを比較的多く含む相であり、白色相はＲリッチ相の中でＦｅおよびＣｏを比較的少なく含む相である。６－１３－１相の種類には特に制限はないが、例えばＬａ6Ｃｏ11Ｇａ3型の結晶構造を有するＲ6Ｔ13Ｍ化合物が挙げられる。 図１～図４には、同一のＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金について脱水素温度を変化させて水素解砕処理を実施して得られる粗粉砕粉末の断面の反射電子像を示す。具体的には、水素解砕処理後の粗粉砕粉末を樹脂埋込し、研磨して得られる断面を観察している。 図１が脱水素温度４００℃、図２が脱水素温度５００℃、図３が脱水素温度６００℃、図４が脱水素温度６４０℃で水素解砕処理を行った結果を示す。なお、観察倍率は１００００倍である。 脱水素温度が比較的低い場合の結果を示す図１および図２では白色相１１、６－１３－１相１３および主相１５が明確に観察される。 これに対し、脱水素温度が比較的高い場合の結果を示す図３および図４では、６－１３－１相１３が大幅に減少し、その代わりに黒い点状相である１７が生じる。他方、黒い点状相１７の近傍は６－１３－１相１３よりも白くなりやすい。黒い点状相１７はＦｅおよび／またはＣｏからなる微粒子を主に含むと考えられる。すなわち、黒い点状相１７はＦｅとＣｏとの合計比率を希土類元素の合計比率で割った値が非常に大きい。脱水素温度が高い場合には、６－１３－１相１３が分解して点状相１７が生じると考えられる。 このようなＦｅおよび／またはＣｏからなる微粒子を多く含む合金粉末を用いてＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石を作製する場合には、磁気特性、特に角形比Ｈｋ／ＨｃＪが低下しやすい。 脱水素温度を低下させれば合金粉末にＦｅおよび／またはＣｏからなる微粒子が生じにくい。しかし、脱水素温度を低下させる場合には、合金粉末に残留する水素量も増加してしまう。その結果、成形工程および焼結工程において、水素の放出によりクラックが発生しやすくなる。 したがって、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金の断面における６－１３－１相１３の面積比率を小さくし、具体的には７．０％以下とすることにより、脱水素を比較的高温で実施しても点状相１７の発生量が低減される。すなわち、クラックの発生を抑制できる程度に高温で脱水素する場合には、６－１３－１相１３の面積比率を小さくすることにより最終的に得られるＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の磁気特性を好適に維持しやすくなる。 ６－１３－１相１３の面積比率が１．０％以上６．５％以下であってもよい。６－１３－１相１３の面積比率が１．０％未満である場合には、後述するＲリッチ相の平均間隔が２．０μｍ以上４．０μｍ以下になりにくい。６－１３－１相１３の面積比率が１．０％以上６．５％以下である場合には、６－１３－１相１３の面積比率が６．５％を上回る場合と比較して、Ｈｋ／ＨｃＪが特に向上しやすい。 本実施形態に係るＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金の断面におけるＲリッチ相の平均間隔には特に制限はないが、２．０μｍ以上４．０μｍ以下であることにより磁気特性が向上しやすくなる。 本実施形態に係るＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金の断面における２－１７相（Ｒ2Ｔ17相）の面積比率は小さいことが好ましい。そして、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金の断面の反射電子像において２－１７相が観察されないことが好ましい。２－１７相の面積比率が大きいほど磁気特性が低下しやすくなる。２－１７相の面積比率の上限については特に制限はないが、２－１７相の面積比率が２．０％以下であることが好ましい。 本実施形態に係るＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金の断面における点状相１７の面積比率は小さいことが好ましい。そして、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金の断面の反射電子像において点状相１７が観察されないことが好ましい。 ＜各相の面積比率の算出方法＞ 本実施形態では、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金の断面における各相の面積比率を算出するにあたって、ＳＥＭ等を用いて得られる反射電子像を用いる。なお、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金の断面における各相の面積比率がＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金における各相の体積比率であるとみなしてもよい。 まず、反射電子像の明るさおよびコントラストを調整する。具体的には、得られた反射電子像について輝度ヒストグラムを作製する。そして、最も暗い部分の輝度を０、最も明るい部分の輝度を２５５としたときに、主相の輝度が７０程度、白色相の輝度が２４０程度となるように反射電子像の明るさおよびコントラストを調整する。そのように反射電子像の画質を調整することで、６－１３－１相の輝度が１４０程度となる。その後、反射電子像について周知のＫ平均法による３値化を行い、主相、６－１３－１相および白色相の３種類の相に分類する。なお、反射電子像の輝度を調整する際には、反射電子像の全体がＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金の断面となるようにする。 次に、３値化した反射電子像について、画像解析により白色相の画素数および６－１３－１相の画素数を数える。そして、反射電子像全体の画素数に対する個数比率をそれぞれ計算することで各相の面積比率が得られる。主相の面積比率については、主相の画素数を解析してもよく、１－（白色相の面積比率＋６－１３－１相の面積比率）で算出してもよい。 ２－１７相の有無および面積比率は反射電子像を用いて確認することができる。必要に応じてＥＤＳを併用してもよい。点状相の有無および面積比率は反射電子像を用いて確認することができる。 図５は本実施形態に係るＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金の断面における反射電子像の一例である。図６は図５についてＫ平均法による３値化を行った後の反射電子像である。 ＜Ｒリッチ相の平均間隔の測定方法＞ Ｒリッチ相の平均間隔の測定方法について説明する。まず、得られた反射電子像について、主相が灰色となり、６－１３－１相および白色相が白色となるように輝度を調整する。すなわち、主相が灰色となりＲリッチ相が白色となるように輝度を調整する。 次に、反射電子像においてＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金の厚さ方向に垂直な測定線を等間隔（例えば５μｍ間隔～５０μｍ間隔）で設定する。各測定線の長さは全て同一となるようにする。 以下、ある一本の測定線におけるＲリッチ相の平均間隔の算出方法について説明する。まず、当該測定線に接触したＲリッチ相の数をカウントする。そして、当該測定線の長さを当該測定線に接触したＲリッチ相の数で割ることにより当該測定線におけるＲリッチ相の平均間隔が得られる。 当該測定線と各相との関係を示す模式図を図７に示す。図７では、測定線２１におけるＲリッチ相の平均間隔は、測定線２１の長さを測定線２１に接するＲリッチ相１０１の数で割った値となる。測定線２１に接するＲリッチ相１０１の数が４であるので、測定線２１の長さを４で割った値が測定線２１におけるＲリッチ相の平均間隔となる。 そして、全ての測定線におけるＲリッチ相の平均間隔の和を測定線の数で割ることにより、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金におけるＲリッチ相の平均間隔が得られる。 測定線の本数には特に制限はないが、最低でも１０本以上とする。測定線の長さには特に制限はないが、最低でも１００μｍ以上とする。さらに、測定線の長さは全ての測定線が少なくとも１個のＲリッチ相と接触する長さにする。 ＜Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金の組成＞ Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石用合金の組成については、上記の通り、希土類元素（Ｒ）と、Ｆｅおよび／またはＣｏと、ホウ素と、Ｍと、を含む点以外には特に制限はない。希土類元素とは、長周期型周期表の第３族に属するＳｃとＹとランタノイド元素とのことをいう。ランタノイド元素には、例えば、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ等が含まれる。希土類元素は、軽希土類元素および重希土類元素に分類され、重希土類元素とは、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕをいい、軽希土類元素は重希土類元素以外の希土類元素である。本実施形態においては、製造コストおよび磁気特性を好適に制御する観点から、ＲとしてＮｄおよび／またはＰｒを含んでもよい。また、特にＨｃＪを向上させる観点から軽希土類元素と重希土類元素との両方を含んでもよい。重希土類元素の含有量には特に制限はなく、重希土類元素を含まなくてもよい。重希土類元素の含有量は例えば５質量％以下（０質量％を含む）である。ＭはＧａ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｐ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｎおよびＢｉから選択される１種以上である。 Ｒの含有量は、３０．０質量％以上３３．０質量％以下で