[发明专利]R-T-B系稀土烧结磁铁用合金的制造方法和R-T-B系稀土烧结磁铁的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及R-T-B系稀土烧结磁铁用合金的制造方法和R-T-B系稀土烧结磁铁的制造方法。

本申请基于在2014年7月8日在日本提出的专利申请2014-140374号要求优先权，在此援引其内容。

背景技术

一直以来，R-T-B系稀土烧结磁铁(以下有时简记为“R-T-B系磁铁”)被用于硬盘驱动器的音圈电机、混合动力汽车、电动汽车的发动机用电动机等的电动机中。

R-T-B系磁铁通过将以Nd、Fe、B为主成分的R-T-B系合金粉末成型并进行烧结而得到。通常，在R-T-B系合金中，R是Nd、和置换了一部分Nd的Pr、Dy、Tb等其他稀土元素。T是Fe、和置换了一部分Fe的Co、Ni等其他过渡金属。B是硼，能够将其一部分用C或N置换。

一般的R-T-B系磁铁的组织，主要包含由R₂T₁₄B构成的主相和存在于主相的晶界且Nd浓度比主相高的富R相。富R相也被称为晶界相。

另外，对于R-T-B系合金的组成，通常为了提高R-T-B系磁铁的组织中的主相的比例，使Nd、Fe、B之比尽量接近于R₂T₁₄B(例如参照非专利文献1)。

另外，有时在R-T-B系合金中含有R₂T₁₇相。已知R₂T₁₇相成为使R-TB系磁铁的矫顽力、角形性降低的原因(例如参照专利文献1)。因此，以往在R-T-B系合金中存在R₂T₁₇相的情况下，在用于制造R-T-B系磁铁的烧结过程中使其消失。

另外，由于汽车用电动机中所使用的R-T-B系磁铁在电动机内暴露于高温中，因此要求较高的矫顽力(Hcj)。

作为使R-T-B系磁铁的矫顽力提高的技术，有将R-T-B系合金的R从Nd置换为Dy的技术。但是，Dy由于资源分布不均而且产出量也受限，所以在其供给上产生了不稳定。因而，研究了不使R-T-B系合金中所含的Dy的含量增多而使R-T-B系磁铁的矫顽力提高的技术。

为了使R-T-B系磁铁的矫顽力(Hcj)提高，有添加Al、Si、Ga、Sn等金属元素的技术(例如参照专利文献2)。另外，如专利文献2所记载的那样已知，Al、Si作为不可避免的杂质而混入到R-T-B系磁铁中。另外已知，当在R-T-B系合金中作为杂质而含有的Si的含量超过5％时，R-T-B系磁铁的矫顽力降低(例如参照专利文献3)。

在现有技术中存在即使在R-T-B系合金中添加了Al、Si、Ga、Sn等金属元素，也不能得到矫顽力(Hcj)充分高的R-T-B系磁铁的情况。其结果，即使添加上述金属元素，也需要提高Dy浓度。

本发明人研究了R-T-B系合金的组成，结果发现在特定的B浓度时矫顽力变为最大。而且，基于所得到的结果，成功开发了即使R-T-B系合金中所含的Dy的含量为零或非常少也能够得到高矫顽力的R-T-B系磁铁的、与以往完全不同的类型的R-T-B系合金(参照专利文献4)。

该合金的B浓度比以往的R-T-B系合金低。

在使用该R-T-B系合金制造的R-T-B系磁铁中，具备以R₂Fe₁₄B为主而包含的主相、和与主相相比较多地包含R的晶界相，晶界相，除了自以往就确认到的稀土元素浓度高的粒界相(富R相)以外，还包含与以往的晶界相相比稀土元素浓度低且过渡金属元素浓度高的晶界相(富过渡金属相)。以往的R-T-B系磁铁是包含作为担负矫顽力的磁性相的主相、和配置在主相间的、作为非磁性相的晶界相的磁铁。在本发明人开发的新型的R-T-B系磁铁中，由于富过渡金属相丰富地包含过渡金属，所以可认为是担负矫顽力的相。在晶界相中也存在能担负矫顽力的相(“富过渡金属相”)的磁铁，是颠覆以往的常识的划时代的磁铁。

但是，R-T-B系磁铁，是使对规定组成的合金熔液进行铸造而得到的铸造合金经过粉碎、成型、烧结的工序而制造出。

铸造合金的粉碎通常按氢碎解、微粉碎的顺序来进行。

在此，氢碎解分为前工序的氢吸藏工序和后工序的脱氢工序。

在氢吸藏工序中，氢主要由合金薄片的富R相吸藏，生成膨胀且脆的氢化物。因而，在氢碎解中，向合金薄片中导入沿着富R相的微细的裂纹、或者以富R相为起点的微细的裂纹。在其后的微粉碎工序中，以通过氢碎解生成的大量的微细裂纹为起点，合金薄片被破碎。