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JP-2026077570-A - Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石およびその製造方法

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Abstract

【課題】室温での残留磁束密度Ｂｒ、保磁力ＨｃＪおよび角形比Ｈｋ／ＨｃＪが高く、さらに高温での保磁力ＨｃＪも高いＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石をを提供する。 【解決手段】Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石１は、軽希土類元素の合計含有量が２８．０質量％以上３１．５質量％以下、重希土類元素の合計含有量が０質量％を上回り１．０質量％以下、Ｂの含有量が０．９７質量％以上１．０５質量％以下、Ａｌの含有量が０．０５質量％以上０．５２質量％以下、Ｚｒの含有量が０．５０質量％以上０．７５質量％以下、Ｇａの含有量が０質量％以上０．２０質量％以下及びＯの含有量が０質量ｐｐｍ以上１０００質量ｐｐｍ以下であり、１６０℃での保磁力が７１５ｋＡ／ｍ以上である。 【選択図】図２

Inventors

  • 三浦 晃嗣
  • 河村 弘樹

Assignees

  • ＴＤＫ株式会社

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20250825
Priority Date
20241025

Claims (7)

  1. 軽希土類元素の合計含有量が２８．０質量％以上３１．５質量％以下、 重希土類元素の合計含有量が０質量％を上回り１．０質量％以下、 Ｂの含有量が０．９７質量％以上１．０５質量％以下、 Ａｌの含有量が０．０５質量％以上０．５２質量％以下、 Ｚｒの含有量が０．５０質量％以上０．７５質量％以下、 Ｇａの含有量が０質量％以上０．２０質量％以下、および、 Ｏの含有量が０質量ｐｐｍ以上１０００質量ｐｐｍ以下であり、 １６０℃での保磁力が７１５ｋＡ／ｍ以上であるＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石。
  2. Ｚｒの含有量が０．５３質量％以上０．７５質量％以下である請求項１に記載のＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石。
  3. 前記重希土類元素の合計含有量が０質量％を上回り０．２０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。
  4. Ｃｏの含有量が０．５０質量％以上０．８０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。
  5. 磁石表面から内部に向かって低下する前記重希土類元素の濃度勾配を有する請求項１または２に記載のＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石。
  6. 前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石が、主相粒子および隣り合う２つ以上の前記主相粒子によって形成される粒界を有し、 前記粒界がＺｒ－Ｃ相を有し、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の断面における前記Ｚｒ－Ｃ相の面積比率が０．５０％以上２．６０％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。
  7. 主相合金と粒界相合金とを準備する工程と、 前記主相合金と前記粒界相合金とを混合する工程と、を含み、 前記主相合金におけるＢの含有量が１．０３質量％以上１．１１質量％以下であり、 前記粒界相合金におけるＺｒの含有量が０．９６質量％以上１５．０質量％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系永久磁石およびその製造方法に関する。 特許文献１には、重希土類元素を粒界拡散させることにより、室温での残留磁束密度Ｂｒおよび高温での保磁力ＨｃＪを共に高くしたＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石に関する発明が記載されている。 特許文献２には、合金組織が特定の構造を有することにより、高炭素、低酸素濃度においても異常粒成長の抑制、最適焼結温度幅の拡大、および、良好な磁気特性を実現させたＮｄ－Ｆｅ－Ｂ系希土類永久磁石に関する発明が記載されている。 特開２０２２－００８２１２号公報特開２００６－２１０８９３号公報 Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の模式図である。Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の断面のＳＥＭ画像である。 以下、本開示を、実施形態に基づき説明する。 Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石は、Ｒ2Ｔ14Ｂ型結晶構造を有する結晶粒子を含む主相粒子を有する。さらに、隣り合う２つ以上の主相粒子によって形成される粒界を有する。 Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石およびＲ2Ｔ14Ｂ型結晶構造において、Ｒは希土類元素、Ｔは遷移金属元素、Ｂはホウ素を表す。 Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石およびＲ2Ｔ14Ｂ型結晶構造にＲとして含まれる希土類元素はＳｃ、Ｙおよびランタノイドであってもよい。Ｔとして含まれる遷移金属元素には希土類元素が含まれない。Ｔとして含まれる遷移金属元素が鉄族元素であってもよい。Ｔとして含まれる鉄族元素がＦｅ単独であってもよく、Ｔとして含まれるＦｅの一部がＣｏに置換されていてもよい。Ｂとして含まれるホウ素の一部が炭素に置換されていてもよい。 本実施形態では、希土類元素は重希土類元素と軽希土類元素とに分類される。重希土類元素とは、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕのことをいう。軽希土類元素とは、重希土類元素以外の希土類元素のことをいう。鉄族元素とは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのことをいう。 本実施形態に係るＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石は、希土類元素、鉄族元素およびホウ素以外に、少なくともアルミニウム（Ａｌ）と、ジルコニウム（Ｚｒ）と、を含む。さらに、ガリウム（Ｇａ）と、銅（Ｃｕ）と、炭素（Ｃ）と、窒素（Ｎ）と、酸素（Ｏ）と、を含んでもよい。そして、以下に示す組成および特性を有する。 本実施形態に係るＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石における希土類元素の合計含有量（以下、ＴＲＥと記載する場合がある）には特に制限はない。Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石が希土類元素として実質的にＮｄ、Ｐｒ、ＤｙおよびＴｂから選択される１種以上のみを含んでもよく、実質的にＮｄ、ＰｒおよびＴｂから選択される１種以上のみを含んでもよい。なお、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石が希土類元素として実質的にＮｄ、Ｐｒ、ＤｙおよびＴｂから選択される１種以上のみを含むとは、Ｎｄ、Ｐｒ、ＤｙおよびＴｂ以外の希土類元素の含有量が合計で０．０１質量％以下であるという意味である。Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石が希土類元素として実質的にＮｄ、ＰｒおよびＴｂから選択される１種以上のみを含むとは、Ｎｄ、ＰｒおよびＴｂ以外の希土類元素の含有量が合計で０．０１質量％以下であるという意味である。 Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石を１００質量％として、軽希土類元素の合計含有量（以下、ＴＲＬと記載する場合がある）が２８．０質量％以上３１．５質量％以下である。ＴＲＬが大きすぎる場合には室温でのＢｒが低下しやすくなる。ＴＲＬが小さすぎる場合には、焼結によりＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石を作製することが困難である。 Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石に含まれる軽希土類元素の種類には特に制限はない。例えばＮｄおよび／またはＰｒであってもよい。Ｎｄ／Ｐｒが原子数比で１．９以上であってもよい。また、Ｎｄ／Ｐｒが原子数比で１０００以下であってもよい。 Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石を１００質量％として、重希土類元素の合計含有量（以下、ＴＲＨと記載する場合がある）が０質量％を上回り１．０質量％以下である。０質量％を上回り０．２０質量％以下であってもよい。ＴＲＨが少ないほど室温でのＨｃＪおよび高温でのＨｃＪが低下しやすくなる。ＴＲＨが多いほど室温でのＢｒが低下しやすくなる。また、ＴＲＨが多いほど原料コストも増大しやすくなる。 Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石に含まれるＣｏの含有量には特に制限はない。Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石を１００質量％として、Ｃｏの含有量は０質量％以上２．００質量％以下であってもよく、０．２５質量％以上１．２５質量％以下であってもよく、０．５０質量％以上０．８０質量％以下であってもよい。 Ｃｏの含有量が少ない場合には耐食性が低下しやすくなる。Ｃｏの含有量が多いほど室温でのＨｃＪおよび高温でのＨｃＪが低下しやすくなる。 Ｃｏは比較的高価である。Ｃｏの含有量が多すぎる場合には、ＨｃＪが低下し、耐食性改善の効果が頭打ちとなり、かつ、高コストとなる。 本実施形態に係るＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石は、高価なＣｏの含有量を比較的少なくしても高い耐食性を有する。したがって、本実施形態に係るＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石は、低コストで高い耐食性を有しやすい。 Ｎｉは実質的に含有しなくてもよい。具体的にはＮｉの含有量が０質量％以上０．０１質量％未満であってもよい。 Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石を１００質量％として、Ｚｒの含有量は０．５０質量％以上０．７５質量％以下である。０．５１質量％以上０．７５質量％以下であってもよく、０．５３質量％以上０．７５質量％以下であってもよい。Ｚｒの含有量が少ないほど室温でのＨｃＪも高温でのＨｃＪも低下しやすくなる。Ｚｒの含有量が多いほど室温でのＢｒおよび室温でのＨｋ／ＨｃＪが低下しやすくなる。 Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石を１００質量％として、Ａｌの含有量は０．０５質量％以上０．５２質量％以下である。０．１３質量％以上０．４５質量％以下であってもよい。Ａｌの含有量が少ないほど室温でのＨｃＪも高温でのＨｃＪも低下しやすくなる。Ａｌの含有量が多いほど室温でのＢｒが低下しやすくなる。 Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石を１００質量％として、Ｇａの含有量は０質量％以上０．２０質量％以下である。０．０３質量％以上０．１４質量％以下であってもよい。Ｇａの含有量が少ないほど室温でのＨｃＪも高温でのＨｃＪも低下しやすくなる。Ｇａの含有量が多いほど室温でのＢｒおよび室温でのＨｋ／ＨｃＪが低下しやすくなる。 Ｃｕの含有量には特に制限はない。Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石を１００質量％として、Ｃｕの含有量は０質量％以上０．５０質量％以下であってもよく、０質量％以上０．３５質量％以下であってもよい。Ｃｕの含有量が上記の範囲内であることにより、Ｂｒおよび高温でのＨｃＪが向上しやすくなる。 Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石を１００質量％として、Ｂの含有量は０．９７質量％以上１．０５質量％以下である。Ｂの含有量が多すぎても少なすぎても室温でのＨｃＪおよび室温でのＨｋ／ＨｃＪが低下しやすくなる。 Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石を１００質量％として、Ｃの含有量が１１００質量ｐｐｍ以下であってもよい。Ｎの含有量が７００質量ｐｐｍ以下であってもよい。 Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石を１００質量％として、Ｏの含有量が１０００質量ｐｐｍ以下である。Ｏの含有量が多すぎる場合にはＨｃＪが低下しやすくなる。 Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石を１００質量％とするとは、全ての元素の含有量の合計を１００質量％とするという意味である。そして、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石におけるＦｅの含有量は、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石における実質的な残部であってもよい。具体的には、上述した元素以外の元素、すなわち、希土類元素、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｃｕ、Ｃ、ＮおよびＯ以外の元素の含有量がそれぞれ０．２０質量％以下、合計で１.００質量％以下であってもよい。 さらに、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の１６０℃（高温）での保磁力が７１５ｋＡ／ｍ以上である。 Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の形状には特に制限はない。例えば、直方体などの形状が挙げられる。 Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石は、重希土類元素ＲＨの濃度が、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石１の外側から内側に向かって低下する濃度勾配を有してもよい。上記の濃度勾配を有するＲＨの種類には特に制限はない。例えばＤｙおよび／またはＴｂであってもよく、Ｔｂであってもよい。 具体的には、図１で示すように、直方体形状のＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石１は表面部および中心部を有し、表面部におけるＲＨの含有量を、中心部におけるＲＨの含有量よりも２％以上高くすることができ、５％以上高くすることができ、１０％以上高くすることができる。なお、前記表面部とは、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石１の表面をいう。例えば、図１のＰＯＩＮＴ Ｃ，Ｃ´（図１の互いに向かい合う表面の重心）は表面部である。前記中心部とは、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石１の中心をいう。例えば、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石１の厚みの半分の部分をいう。例えば、図１のＰＯＩＮＴ Ｍ（ＰＯＩＮＴ ＣとＰＯＩＮＴ Ｃ´との中点）は中心部である。なお、図１のＰＯＩＮＴ Ｃ，Ｃ´は、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石１の表面のうち最も面積が広い表面の重心、および当該表面に向かい合う表面の重心であってもよい。 Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石に前述のＲＨの濃度勾配を形成させる方法に特に制限はない。例えば、後述するＲＨの粒界拡散によりＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石内にＲＨの濃度勾配を形成させることができる。 本実施形態に係るＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石において、粒界がＺｒ－Ｃ相を有してもよい。さらに、粒界がＺｒ－Ｂ相を有してもよく、ＲとＣを多く含む相を有してもよい。 本実施形態に係るＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の断面のＳＥＭ画像（ＳＥＭにより得られた反射電子像）の一例を図２に示す。図２の測定倍率は１００００倍である。図２は、後述する実施例、試料番号５の断面のＳＥＭ画像である。 Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石１が主相粒子１１および隣り合う２つ以上の主相粒子１１によって形成される粒界１３を有する。粒界１３の中でも３つ以上の主相粒子１１によって形成される粒界三重点に略正方形の形状を有するＺｒ－Ｃ相１５および細長い形状を有するＺｒ－Ｂ相１７が含まれている。 Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の断面におけるＺｒ－Ｃ相の面積比率が０．５％以上２．６％以下であってもよく、１．２％以上１．８％以下であってもよい。 主相粒子がＲＨを含むことで主相粒子の結晶磁気異方性が高くなる。その結果、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石のＨｃＪが向上する。 ＲＨがＣと結合しやすい。そのため、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の粒界がＲとＣを多く含む相を有する場合、ＲＨがＲとＣを多く含む相に取り込まれやすく主相粒子に取り込まれにくい。Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の粒界がＲとＣを多く含む相を有する場合、主相粒子に含まれるＲＨが減少し、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石のＨｃＪが低下する。 ＲとＣを多く含む相の種類には特に制限はない。Ｒ－Ｃ相、Ｒ－Ｏ－Ｃ相、Ｒ－Ｏ－Ｃ－Ｎ相等が挙げられる。また、ＲとＣを多く含む相におけるＣの含有割合が主相粒子におけるＣの含有割合よりも大きくてもよい。ＲとＣを多く含む相におけるＲの合計含有割合が主相粒子におけるＲの合計含有割合よりも大きくてもよい。 Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の粒界がＺｒ－Ｃ相を有していてもよい。粒界がＺｒ－Ｃ相を有する場合には、粒界にＲとＣを多く含む相の存在割合が相対的に減少する。そして、主相粒子が、より多くのＲＨを有しやすくなる。そのため、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石が高いＨｃＪを有しやすくなる。 Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の断面におけるＺｒ－Ｃ相の面積比率が大きすぎる場合には、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石における主相粒子の体積比率が減少しやすくなる。主相粒子の体積比率が減少するとＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石のＢｒが低下しやすくなる。 Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石におけるＺｒの含有量が少ない場合にはＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の断面におけるＺｒ－Ｃ相の面積比率が低くなりやすい。Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石におけるＺｒの含有量が多い場合には、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の断面におけるＺｒ－Ｃ相の面積比率が高くなりやすい。 Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石がＺｒを含有する場合において、Ｒ－Ｔ－Ｂ