Title:
Verfahren zum Herstellen eines R-T-B-basierten Sintermagneten
Kind Code:
T5


Abstract:

Es wird ein Verfahren zum Herstellen eines R-T-B-basierten Sintermagneten offenbart, welches beinhaltet:
1) einen Schritt des Herstellens eines R-T-B-basierten Sintermagnetmaterials durch Sintern eines Formkörpers bei einer Temperatur von 1.000°C oder höher und 1.100°C oder tiefer, und dann Ausführen von folgender (Bedingung a) oder (Bedingung b):
(Bedingung a) Temperaturabsenkung auf 500°C mit 10°C/min oder weniger, und
(Bedingung b) Temperaturabsenkung auf 500°C mit 10°C/min oder weniger nach dem Durchführen einer ersten Wärmebehandlung des Haltens bei einer ersten Wärmebehandlungstemperatur von 800°C oder höher und 950°C oder tiefer, wobei das R-T-B-basierte Sintermagnetmaterial beinhaltet:
27,5 Masse% oder mehr und 34,0 Masse% oder weniger von R,
(wobei R wenigstens ein Element der Seltenerdelemente ist und unbedingt Nd beinhaltet);
0,85 Masse% oder mehr und 0,93 Masse% oder weniger von B,
0,20 Masse% oder mehr und 0,70 Masse% oder weniger von Ga,
0,05 Masse% oder mehr und 0,50 Masse% oder weniger von Cu, and
0,05 Masse% oder mehr und 0,50 Masse% oder weniger von Al, mit dem Rest T (wobei T Fe und Co ist, und 90 Masse% der Anteil an T von Fe ist) und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei das R-T-B-basierte Sintermagnetmaterial die folgenden Ungleichungen (1) und (2) erfüllt: [T] – 72,3[B] > 0(1)([T] – 72,3[B])/55,85 < 13[Ga]/69,72(2) wobei [T] der Gehalt an T in Masse% ist, [B] der Gehalt an B in Masse% ist, und [Ga] der Gehalt an Ga in Masse% ist; und
2) einen Wärmebehandlungsschritt des Durchführens einer zweiten Wärmebehandlung durch Erhitzen des R-T-B-basierten Sintermagnetmaterials auf eine zweite Wärmebehandlungstemperatur von 650°C oder höher und 750°C oder tiefer, und dann Abkühlen des R-T-B-basierten Sintermagnetmaterials mit 5°C/min oder mehr auf 400°C.




Inventors:
Satoh, Teppei (Osaka, Mishima-gun, JP)
Kuniyoshi, Futoshi (Osaka, Mishima-gun, JP)
Ishii, Rintaro (Osaka, Mishima-gun, JP)
Application Number:
DE112016001090T
Publication Date:
02/08/2018
Filing Date:
12/16/2016
Assignee:
Hitachi Metals, Ltd. (Tokyo, JP)



Attorney, Agent or Firm:
Patent- und Rechtsanwälte Diehl & Partner GbR, 80636, München, DE
Claims:
1. Verfahren zum Herstellen eines R-T-B-basierten Sintermagneten, welches beinhaltet:
1) einen Schritt des Herstellens eines R-T-B-basierten Sintermagnetmaterials durch Sintern eines Formkörpers bei einer Temperatur von 1.000°C oder höher und 1.100°C oder tiefer, und dann Ausführen von folgender (Bedingung a) oder (Bedingung b):
(Bedingung a) Temperaturabsenkung auf 500°C mit 10°C/min oder weniger, und
(Bedingung b) Temperaturabsenkung auf 500°C mit 10°C/min oder weniger nach dem Durchführen einer ersten Wärmebehandlung des Haltens bei einer ersten Wärmebehandlungstemperatur von 800°C oder höher und 950°C oder tiefer, wobei das R-T-B-basierte Sintermagnetmaterial beinhaltet:
27,5 Masse% oder mehr und 34,0 Masse% oder weniger von R,
(wobei R wenigstens ein Element der Seltenerdelemente ist und unbedingt Nd beinhaltet);
0,85 Masse% oder mehr und 0,93 Masse% oder weniger von B,
0,20 Masse% oder mehr und 0,70 Masse% oder weniger von Ga,
0,05 Masse% oder mehr und 0,50 Masse% oder weniger von Cu, and
0,05 Masse% oder mehr und 0,50 Masse% oder weniger von Al, mit dem Rest T
(wobei T Fe und Co ist, und 90 Masse% der Anteil an T von Fe ist) und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei das R-T-B-basierte Sintermagnetmaterial die folgenden Ungleichungen (1) und (2) erfüllt: [T] – 72,3[B] > 0(1)([T] – 72,3[B])/55,85 < 13[Ga]/69,72(2) wobei [T] der Gehalt an T in Masse% ist, [B] der Gehalt an B in Masse% ist, und [Ga] der Gehalt an Ga in Masse% ist; und
2) einen Wärmebehandlungsschritt des Durchführens einer zweiten Wärmebehandlung durch Erhitzen des R-T-B-basierten Sintermagnetmaterials auf eine zweite Wärmebehandlungstemperatur von 650°C oder höher und 750°C oder tiefer, und dann Abkühlen des R-T-B-basierten Sintermagnetmaterials mit 5°C/min oder mehr auf 400°C.

2. Verfahren zum Herstellen eines R-T-B-basierten Sintermagneten gemäß Anspruch 1, wobei, in dem Schritt 2), das R-T-B-basierten Sintermagnetmaterial von der zweiten Wärmebehandlungstemperatur mit 15°C/min oder mehr auf 400°C abgekühlt wird.

3. Verfahren zum Herstellen eines R-T-B-basierten Sintermagneten gemäß Anspruch 1, wobei, in dem Schritt 2), das R-T-B-basierte Sintermagnetmaterial von der zweiten Wärmebehandlungstemperatur mit 50°C/min oder mehr auf 400°C abgekühlt wird.

4. Verfahren zum Herstellen eines R-T-B-basierten Sintermagneten gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das R-T-B-basierte Sintermagnetmaterial 1,0 Masse% oder mehr und 10 Masse% oder weniger Dy und/oder Tb beinhaltet.

5. Verfahren zum Herstellen eines R-T-B-basierten Sintermagneten gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei, in dem Schritt 1) (Bedingung b), nach dem Sintern und Abkühlen auf eine Temperatur unterhalb der ersten Wärmebehandlungstemperatur, die erste Wärmebehandlung durch Erhitzen auf die erste Wärmebehandlungstemperatur durchgeführt wird.

6. Verfahren zum Herstellen eines R-T-B-basierten Sintermagneten gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei, in dem Schritt 1) (Bedingung b), nach dem Sintern und Abkühlen auf die erste Wärmebehandlungstemperatur, die erste Wärmebehandlung durchgeführt wird.

7. Verfahren zum Herstellen eines R-T-B-basierten Sintermagneten gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, welches einen Niedertemperatur-Wärmebehandlungsschritt des Erwärmens des R-T-B-basierten Sintermagneten nach dem Schritt 2) auf eine Niedertemperatur-Wärmebehandlungstemperatur von 360°C oder höher und 460°C oder tiefer beinhaltet.

Description:
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines R-T-B-basierten Sintermagneten.

Stand der Technik

Ein als Magnet mit den besten Eigenschaften unter Permanentmagneten bekannter R-T-B-basierter Sintermagnet (wobei R wenigstens ein Seltenerdelement ist, und unbedingt Nd beinhaltet, und T ein Übergangsmetallelement ist, das unbedingt Fe beinhaltet) ist zusammengesetzt aus einer Hauptphase aus einer Verbindung mit einer R2T14B-Typ-Kristallstruktur und einer an einem Korngrenzenbereich dieser Hauptphase befindlichen Korngrenzenphase.

Daher wird dieser Magnet-Typ in diversen Anwendungen wie Voice-Coil-Motoren (VCM) von Festplattenlaufwerken, Motoren für elektrische Automobile (EV, HV, PHV) und Industriemotoren, und für Haushaltsgeräte eingesetzt.

Mit der Erweiterung der Anwendungen wird der Motor für elektrische Automobile gelegentlich hohen Temperaturen in einem Bereich von 100°C bis 160°C ausgesetzt, weshalb ein stabiler Betrieb selbst bei hohen Temperaturen erforderlich ist. Allerdings weist der R-T-B-basierte Sintermagnet eine bei hohen Temperaturen verringerte Koerzitivkraft HcJ auf (im Folgenden zuweilen einfach als “HcJ ” bezeichnet), was zu einer irreversiblen thermischen Entmagnetisierung führt. Wenn der R-T-B-basierte Sintermagnet in Motoren für elektrische Automobile verwendet wird, führt die Verwendung des R-T-B-basierten Sintermagneten bei hohen Temperaturen zu einer Verringerung in HcJ, so dass kein stabiler Betrieb des Motors möglich ist. Daher wird ein R-T-B-basierter Sintermagnet benötigt, der ein hohes HcJ bei Raumtemperatur und auch ein hohes HcJ bei hohen Temperaturen aufweist.

Herkömmlicherweise wurden, um HcJ bei Raumtemperatur zu verbessern, schwere Seltenerdelemente (hauptsächlich Dy) zu dem R-T-B-basierten Sintermagneten zugefügt. Allerdings resultiert dies in dem Problem, dass eine Remanenz (residuale magnetische Flussdichte) Br (im Folgenden zuweilen einfach als “Br” bezeichnet) verringert ist. Dy weist diverse Eigenarten auf, einschließlich unsteter Versorgung und großen Preisschwankungen aufgrund des beschränkten Herkunftsgebietes, und dergleichen. Aus diesem Grund verlangen Anwender eine Technologie, die eine Verbesserung im HcJ von R-T-B-basierten Sintermagneten ermöglicht, ohne – soweit wie möglich – schwere Seltenerdelemente RH wie Dy zu verwenden.

Das Patentdokument 1 offenbart, als eine solche Technologie, eine Technologie, bei der der Gehalt an B niedriger eingestellt wird als in der Standard-R-T-B-basierten Legierung, während wenigstens ein Element ausgewählt aus Al, Ga und Cu als Metallelement M enthalten ist, um dadurch eine R2T17-Phase zu bilden, wodurch ein adäquater Volumenanteil einer Übergangsmetall-reichen Phase (R6T13M) gesichert ist, die aus als Rohmaterial verwendeter R2T17-Phase gebildet ist, wodurch ein R-T-B-basierter Seltenerd-Sintermagnet mit hoher Koerzitivkraft erhalten werden kann, während der Gehalt an Dy verringert ist.

Dokumente des Standes der Technik Patentdokumente

  • Patentdokument 1: WO 2013/008756 A

Offenbarung der Erfindung Aufgabe der Erfindung

Allerdings weist der in Patentdokument 1 erwähnte R-T-B-basierte Sintermagnet ein Problem insoweit auf, dass sein Quadratverhältnis Hk/HcJ (im Folgenden zuweilen einfach als “Hk/HcJ ” bezeichnet) im Vergleich mit anderen herkömmlichen R-T-B-basierten Sintermagneten (mit herkömmlichem B-Gehalt) nicht hoch genug ist, obgleich HcJ verbessert ist. Wie in den Tabellen 4 bis 6 von Patentdokument 1 erwähnt, weist der in Patentdokument 1 erwähnte R-T-B-basierte Sintermagnet ein Quadratverhältnis (in Patentdokument 1 als Sq, “square-shape property” bezeichnet) von höchstens 95% auf, und oftmals ein Quadratverhältnis von um die 80%, wenn ein schweres Seltenerdelement RH (Dy) enthalten ist, so dass man kaum von einem hochgradigen Quadratverhältnis sprechen kann. Im Allgemeinen führt ein niedriges Quadratverhältnis zu dem Problem, dass irreversible thermische Demagnetisierung bei Verwendung bei hohen Temperaturen leichter auftritt, was somit einen R-T-B-basierten Sintermagnet erfordert, der ein hohes HcJ und zudem ein hohes Hk/HcJ aufweist. Obgleich Patentdokument 1 die Definition des Quadratverhältnisses nicht erwähnt, erwähnt JP 2007-119882 A desselben Anmelders, welches als Stand der Technik zu Patentdokument 1 angeführt wurde, das Quadratverhältnis als “value expressed by percent, which is obtained by dividing a value of an external magnetic field in which magnetization accounts for 90% of saturation magnetization by iHc”, so dass die Definition des Quadratverhältnisses von Patentdokument 1 als dieselbe angesehen wird. Mit anderen Worten, die Definition des Quadratverhältnisses von Patentdokument 1 wird als die angesehen, die allgemein verwendet wird.

Dem zu Folge ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines R-T-B-basierten Sintermagneten mit hoher Koerzitivkraft HcJ und hohem Quadratverhältnis Hk/HcJ bereitzustellen, bei dem der Gehalt an schweren Seltenerdelementen RH verringert ist.

Mittel zur Lösung des Problems

Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gerichtet auf ein Verfahren zum Herstellen eines R-T-B-basierten Sintermagneten, welches beinhaltet:

  • 1) einen Schritt des Herstellens eines R-T-B-basierten Sintermagnetmaterials durch Sintern eines Formkörpers bei einer Temperatur von 1.000°C oder höher und 1.100°C oder tiefer, und dann Durchführen von Bedingung a) oder Bedingung b) wie unten:
    Bedingung a):
    Temperaturabsenkung auf 500°C mit 10°C/min oder weniger; und
    Bedingung b):
    Temperaturabsenkung auf 500°C mit 10°C/min oder weniger nach Durchführen einer ersten Wärmebehandlung des Haltens bei einer ersten Wärmebehandlungstemperatur von 800°C oder höher und 950°C oder tiefer,
    wobei das R-T-B-basierte Sintermagnetmaterial beinhaltet: 27,5 Masse% oder mehr und 34,0 Masse% oder weniger R, (R ist wenigstens ein Element der Seltenerdelemente und beinhaltet unbedingt Nd); 0,85 Masse% oder mehr und 0,93 Masse% oder weniger B, 0,20 Masse% oder mehr und 0,70 Masse% oder weniger Ga, 0,05 Masse% oder mehr und 0,50 Masse% oder weniger Cu, und 0,05 Masse% oder mehr und 0,50 Masse% oder weniger Al, mit dem Rest T (T ist Fe und Co, und 90 Masse% oder mehr von T der Fe-Anteil ausmacht) und unvermeidbare Verunreinigungen, wobei das R-T-B-basierte Sintermagnetmaterial die folgenden Ungleichungen (1) und (2) erfüllt: [T] – 72,3[B] > 0(1)([T] – 72,3[B])/55,85 < 13[Ga]/69,72(2)wobei [T] der T-Gehalt in Masse% ist, [B] der B-Gehalt in Masse% ist, und [Ga] der Ga-Gehalt in Masse% ist; und
  • 2) einen Wärmebehandlungsschritt des Durchführens einer zweiten Wärmebehandlung des Erhitzens des R-T-B-basierten Sintermagnetmaterials auf eine zweite Wärmebehandlungstemperatur von 650°C oder höher und 750°C oder tiefer, und dann Abkühlen des R-T-B-basierten Sintermagnetmaterials auf 400°C mit 5°C/min oder mehr.

Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gerichtet auf ein Verfahren zum Herstellen eines R-T-B-basierten Sintermagneten gemäß dem ersten Aspekt, wobei das R-T-B-basierte Sintermagnetmaterial im Schritt 2) mit 15°C/min oder mehr von der zweiten Wärmebehandlungstemperatur auf 400°C abgekühlt wird.

Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gerichtet auf ein Verfahren zum Herstellen eines R-T-B-basierten Sintermagneten gemäß dem ersten Aspekt, wobei das R-T-B-basierte Sintermagnetmaterial im Schritt 2) mit 50°C/min oder mehr von der zweiten Wärmebehandlungstemperatur auf 400°C abgekühlt wird.

Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gerichtet auf ein Verfahren zum Herstellen eines R-T-B-basierten Sintermagneten gemäß einem vom ersten bis dritten Aspekt, wobei das R-T-B-basierte Sintermagnetmaterial 1,0 Masse% oder mehr und 10 Masse% oder weniger Dy und/oder Tb beinhaltet.

Ein fünfter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gerichtet auf ein Verfahren zum Herstellen eines R-T-B-basierten Sintermagneten gemäß einem vom ersten bis vierten Aspekt, wobei in Schritt 1) (Bedingung b), nach dem Sintern und Abkühlen auf eine Temperatur, die tiefer ist als die erste Wärmebehandlungstemperatur, die erste Wärmebehandlung durch Erhitzen auf die erste Wärmebehandlungstemperatur durchgeführt wird.

Ein sechster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gerichtet auf ein Verfahren zum Herstellen eines R-T-B-basierten Sintermagneten gemäß einem vom ersten bis vierten Aspekt, wobei in Schritt 1) (Bedingung b), nach dem Sintern und Abkühlen auf die erste Wärmebehandlungstemperatur, die erste Wärmebehandlung durchgeführt wird.

Ein siebter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gerichtet auf ein Verfahren zum Herstellen eines R-T-B-basierten Sintermagneten gemäß einem vom ersten bis sechsten Aspekt, und welches einen Niedertemperatur-Wärmebehandlungsschritt des Erwärmens des R-T-B-basierten Sintermagneten nach dem Schritt 2) auf eine Niedertemperatur-Wärmebehandlungstemperatur von 360°C oder höher und 460°C oder tiefer beinhaltet.

Wirkung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es ermöglicht, ein Verfahren zum Herstellen eines R-T-B-basierten Sintermagneten mit hoher Koerzitivkraft HcJ und hohem Quadratverhältnis Hk/HcJ bereitzustellen, während der Gehalt an schweren Seltenerdelementen RH verringert ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine Photographie eines Reflektions-Elektronenbilds, aufgenommen durch FE-SEM einer Probe Nr. 1.

2 ist eine Photographie eines Reflektions-Elektronenbilds, aufgenommen durch FE-SEM einer Probe Nr. 5.

Ausführungsformen der Erfindung

Die folgenden Ausführungsformen sind lediglich illustrativ, um ein Verfahren zum Herstellen eines R-T-B-basierten Sintermagneten beispielhaft darzustellen, und das technische Konzept der vorliegenden Erfindung anzugeben, und die vorliegende Erfindung ist folglich nicht darauf beschränkt. Größe, Material, Gestalt, relative Anordnung etc. der in den Ausführungsformen erwähnten Komponenten sind nicht dazu bestimmt, den Umfang der vorliegenden Erfindung nur darauf zu beschränken, wenn nichts anderes angegeben ist, und dienen der weiteren Beispielgebung der vorliegenden Erfindung. Die Größe, positionelle Beziehung und dergleichen einiger der in manchen Zeichnungen gezeigten Bauteile sind hervorgehoben, um den Inhalt leichter verständlich zu machen.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben intensiv geforscht und gefunden, dass es möglich ist, einen R-T-B-basierten Sintermagneten mit hoher Koerzitivkraft HcJ und hohem Quadratverhältnis Hk/HcJ durch Ausführen, als Schritt 1), einen Schritt des Sinterns eines Formkörpers, der so hergestellt wird, dass das R-T-B-basierte Sintermagnetmaterial die unten angegebene vorbestimmte Zusammensetzung aufweist, bei einer Temperatur von 1.000°C oder höher und 1.100°C oder tiefer, und dann Ausführen einer der folgenden Bedingungen zu erhalten:
Bedingung a): Temperaturabsenkung auf 500°C mit 10°C/min oder weniger; oder
Bedingung b): Temperaturabsenkung auf 500°C mit 10°C/min oder weniger nach Durchführen einer ersten Wärmebehandlung des Haltens bei einer ersten Wärmebehandlungstemperatur von 800°C oder höher und 950°C oder tiefer; und
Durchführen, als Schritt 2), eines Wärmebehandlungsschritts des Durchführens einer zweiten Wärmebehandlung durch Erhitzen des R-T-B-basierten Sintermagnetmaterials auf eine zweite Wärmebehandlungstemperatur von 650°C oder höher und 750°C oder tiefer, und dann Abkühlen der R-T-B-basierten Sintermagnetmaterials auf 400°C mit 5°C/min oder mehr. Somit wurde die vorliegende Erfindung fertiggestellt. In der vorliegenden Erfindung bedeutet ein Quadratverhältnis Hk/HcJ einen in Prozent ausgedrückten Wert, der durch Dividieren eines Werts eines äußeren Magnetfelds, bei dem die Magnetisierung 90% der Sättigungsmagnetisierung ausmacht, durch HcJ erhalten wird. Temperaturangaben, wie die Sintertemperatur des Formkörpers; die Temperaturabsenkungsrate und die Temperaturabsenkungstemperatur in Bedingung a); die erste Wärmebehandlungstemperatur, die Kühltemperatur, und die Temperaturabsenkungsrate in Bedingung b); und die zweite Wärmebehandlungstemperatur, die Kühltemperatur, und die Temperaturabsenkungsrate in dem Wärmebehandlungsschritt, wie in der vorliegenden Erfindung definiert, sind jeweils durch die Temperatur an der Oberfläche des Formkörpers und des R-T-B-basierten Sintermagnetmaterials selbst definiert, und können durch Anbringen eines Thermoelements an der Oberfläche des Formkörpers und des R-T-B-basierten Sintermagnetmaterials gemessen werden.

Bezüglich des Mechanismus, durch welchen gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein R-T-B-basierter Sintermagnet mit hohem HcJ und hohem Hk/HcJ durch Beaufschlagen des R-T-B-basierten Sintermagnetmaterials mit einer spezifischen Zusammensetzung mit einer besonderen Wärmebehandlung erhalten werden kann, gibt es noch Unklarheiten. Es wird hier eine Deutung angegeben, auf die die Erfinder der vorliegenden Erfindung aufgrund neuerer Befunde gekommen sind. Man beachte, dass die folgende, von den Erfindern der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage dieser Befunde angegebene Deutung nicht als beschränkend für den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verstehen ist.

Gemäß dem in Patentdokument 1 erwähnten Verfahren wird der B-Gehalt niedriger eingestellt als das stöchiometrische Verhältnis eines R2T14B-Typ-Verbindung, um dadurch eine R2T17-Phase zu bilden, und Ga wird hinzugefügt, um eine R-T-Ga-Phase (R6T13M) zu bilden, und somit HcJ zu verbessern. Allerdings wurde als Ergebnis der Untersuchungen der Erfinder der vorliegenden Erfindung gefunden, dass die R2T17-Phase in dem erhaltenen R-T-B-basierten Sintermagneten verbleibt, selbst wenn Ga zugefügt wird, so dass die verbleibende R2T17-Phase in einigen Fällen eine Verschlechterung von HcJ und Hk/HcJ bewirkt. Es wurde auch gefunden, dass eine R-T-Ga-Phase ebenfalls einen gewissen Magnetismus aufweist und, wenn an der Korngrenze zwischen zwei Phasen, von wo ein Einfluss auf HcJ und Hk/HcJ hauptsächlich ausgeht, eine große Menge der R-T-Ga-Phase vorhanden ist, die Verbesserung in HcJ und Hk/HcJ dann gestört ist, wenn die Korngrenze eine erste Korngrenze zwischen zwei Hauptphasen (nachfolgend zuweilen als “Korngrenze zwischen zwei Phasen” bezeichnet) in dem R-T-B-basierten Sintermagnet oder eine zweite Korngrenze zwischen drei oder mehr Hauptphasen ist (nachfolgend zuweilen als “Tripelpunkt-Korngrenze” bezeichnet). Es wurde auch gefunden, dass eine R-Ga-Cu-Phase, von der angenommen wird, dass sie einen geringeren Magnetismus aufweist als die R-T-Ga-Phase, an der Korngrenze zwischen zwei Phasen gebildet wird, zusammen mit der Bildung der R-T-Ga-Phase. Daher besteht, um einen R-T-B-basierten Sintermagneten mit hohem HcJ und hohem Hk/HcJ zu erhalten, das Erfordernis, die R-T-Ga-Phase zu bilden, während bisher angenommen worden war, dass es wichtig wäre, das Bestehenbleiben der R2T17-Phase zu verhindern, und eine große Menge der R-Ga-Cu-Phase an der Korngrenze zwischen zwei Phasen zu bilden. Von dieser Annahme ausgehend haben die Erfinder weiter geforscht und gefunden, dass es möglich ist, einen R-T-B-basierten Sintermagneten mit hohem HcJ und hohem Hk/HcJ zu erhalten, indem die Schritte 1) und 2) mit der spezifischen Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden. Es wird angenommen, dass die R-T-Ga-Phase gebildet werden kann, ohne dass die R2T17-Phase verbleibt, indem der Schritt gemäß Bedingung a) oder Bedingung b) nach dem Sintern gemäß Schritt 1) durchgeführt wird, das heißt, es wird langsames Abkühlen (Temperaturabsenkung auf 500°C mit 10°C/min oder weniger) nach dem Sintern, oder nach dem Sintern und der ersten Wärmebehandlung durchgeführt. Es wird auch angenommen, dass die R-T-Ga-Phase beim Durchführen des Schritts 2) teilweise aufgeschmolzen wird, das heißt, beim Schritt des Abkühlens auf 400°C mit 5°C/min oder mehr nach der zweiten Wärmebehandlung bei 650°C oder höher und 750°C oder tiefer, und dass so erschmolzenes R und Ga und an der Korngrenze zwischen zwei Phasen vorhandenes Cu die Bildung einer großen Menge an R-Ga-Cu-Phase an der Korngrenze zwischen zwei Phasen ermöglichen. Daher wird angenommen, dass es möglich ist, eine R-T-Ga-Phase zu bilden, ohne dass die R2T17-Phase verbleibt, und eine große Menge an R-Ga-Cu-Phase an der Korngrenze zwischen zwei Phasen zu bilden, indem beide Schritte 1) und 2) ausgeführt werden, womit ein R-T-B-basierter Sintermagnet mit hohem HcJ und hohem Hk/HcJ erhalten wird. Die R-T-Ga-Phase wie hierin verwendet beinhaltet: 15 Masse% oder mehr und 65 Masse% oder weniger R, 20 Masse% oder mehr und 80 Masse% oder weniger T, und 2 Masse% oder mehr und 20 Masse% oder weniger Ga, und Beispiele davon schließen eine R6Fe13Ga-Verbindung ein. Die R6Fe13 Ga-Verbindung wird in einigen Fällen in eine R6T13-δGa1+δ-Verbindung umgewandelt, je nach Situation. Weil die R-T-Ga-Phase Al und Cu, und Si als unvermeidliche Verunreinigung beinhaltet, die in manchen Fällen darin eingeschlossen sind, wird die R-T-Ga-Verbindung in manchen Fällen in eine R6Fe13(Ga1-x-y-zCuxAlySiz)-Verbindung umgewandelt. Die R-Ga-Cu-Phase ist durch Substitution eines Teils des Ga der R-Ga-Phase durch Cu gebildet, und beinhaltet: 70 Masse% oder mehr und 95 Masse% oder weniger R, 5 Masse% oder mehr und 30 Masse% oder weniger Ga, und 20 Masse% oder weniger (einschließlich 0) T (Fe), und Beispiele davon schließen eine R3(Ga, Cu)1-Verbindung ein.

Die jeweiligen Schritte des Verfahrens zum Herstellen eines R-T-B-basierten Sintermagneten gemäß der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend genauer beschrieben.

1. Schritt des Herstellens von R-T-B-basiertem Sintermagnetmaterial

Der hierin verwendete Ausdruck “R-T-B-basiertes Sintermagnetmaterial” bedeutet einen Sinterkörper, der durch Sintern eines Formkörpers bei einer Temperatur von 1.000°C oder höher und 1.100°C oder tiefer erhalten wird, gefolgt von Bedingung a) Temperaturabsenkung auf 500°C mit 10°C/min oder weniger, oder Bedingung b) Temperaturabsenkung auf 500°C mit 10°C/min oder weniger nach Durchführen einer ersten Wärmebehandlung des Haltens bei einer ersten Wärmebehandlungstemperatur von 800°C oder höher und 950°C oder tiefer. Durch diesen Schritt kann ein R-T-B-basiertes Sintermagnetmaterial erhalten werden, welches ein Sintermagnetmaterial mit einer vorbestimmten Zusammensetzung ist. Das somit erhaltene R-T-B-basierte Sintermagnetmaterial wird ferner einer zweiten Wärmebehandlung unterzogen, und zwar in einem Wärmebehandlungsschritt wie nachfolgend beschrieben. Der im Weiteren beschriebene Schritt ist beispielhaft für die Herstellung eines R-T-B-basierten Sintermagnetmaterials. Das heißt, es ist denkbar, dass Fachleute, die die gewünschten Eigenschaften des oben beschriebenen R-T-B-basierten Sintermagneten gemäß der vorliegenden Erfindung verstehen, durch wiederholten Versuch und Irrtum ein Verfahren zur Herstellung des R-T-B-basierten Sintermagneten mit den gewünschten Eigenschaften gemäß der vorliegenden Erfindung finden könnten, ausgenommen das unten beschriebene Herstellungsverfahren.

1-1. Zusammensetzung des R-T-B-basierten Sintermagnetmaterials

Zuerst wird die Zusammensetzung des R-T-B-basierten Sintermagnetmaterials gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das R-T-B-basierte Sintermagnetmaterial gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet: 27,5 Masse% oder mehr und 34,0 Masse% oder weniger R (R ist wenigstens ein Element der Seltenerdelemente und beinhaltet unbedingt Nd), 0,85 Masse% oder mehr und 0,93 Masse% oder weniger B, 0,20 Masse% oder mehr und 0,70 Masse% oder weniger Ga, 0,05 Masse% oder mehr und 0,50 Masse% oder weniger Cu, und 0,05 Masse% oder mehr und 0,50 Masse% oder weniger Al, mit dem Rest T (T ist Fe und Co, und 90% oder mehr von T sind der Anteil daran an Fe) und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei das R-T-B-basierte Sintermagnetmaterial die folgenden Ungleichungen (1) und (2) erfüllt: [T] – 72,3[B] > 0(1)([T] – 72,3[B])/55,85 < 13[Ga]/69,72(2)wobei [T] der T-Gehalt in Masse% ist, [B] der B-Gehalt in Masse% ist, und [Ga] der Ga-Gehalt in Masse% ist.

Der R-T-B-basierte Sintermagnet (das R-T-B-basierte Sintermagnetmaterial) in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann unvermeidliche Verunreinigungen enthalten. Auch wenn der R-T-B-basierte Sintermagnet solche unvermeidlichen Verunreinigungen enthält, die normalerweise dazu neigen, in dem geschmolzenen Rohmaterial, zum Beispiel einer Didym-Legierung (Nd-Pr), Elektrolyt-Eisen, Ferrobor etc. enthalten zu sein, können die Wirkungen der Erfindung ausreichend realisiert werden. Beispiele unvermeidlicher Verunreinigungen beinhalten La, Ce, Cr, Mn, Si, etc.

Als Nächstes werden Einzelheiten zu jedem Element beschrieben.

1) Seltenerdelement (R)

R in dem R-T-B-basierten Sintermagneten gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist wenigstens ein Seltenerdelement, und beinhaltet unbedingt Nd. Der R-T-B-basierte Sintermagnet gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vermag ein hohes Br und hohes HcJ zu erreichen, sogar wenn kein schweres Seltenerdelement (RH) darin enthalten ist. Somit kann, sogar wenn ein höheres HcJ gefordert ist, der Gehalt an zugesetztem RH verringert werden. Wenn der R-Gehalt niedriger ist als 27,5 Masse%, kann ein hohes HcJ möglicherweise nicht erhalten werden. Wenn der R-Gehalt 34,0 Masse% übersteigt, ist der Anteil der Hauptphase verringert, so dass kein hohes Br erhalten wird. Somit beträgt der R-Gehalt, um ein höheres Br zu erhalten, vorzugsweise 31,0 Masse% oder weniger.

2) Bor (B)

Wenn der B-Gehalt weniger ist als 0,85 Masse%, wird der Gehalt an der gebildeten R2T17-Phase zu groß, so dass R2T17-Phase in dem so gebildeten R-T-B-basierten Sintermagneten verbleibt, und ein hohes HcJ und hohes Hk/HcJ möglicherweise nicht erhalten werden. Ferner ist der Gehalt der Hauptphase verringert, so dass kein hohes Br erhalten wird. Wenn der B-Gehalt 0,93 Masse% übersteigt, ist der Gehalt an gebildeter R-T-Ga-Phase so klein, dass ein hohes HcJ möglicherweise nicht erhalten wird.

3) Übergangsmetallelement (T)

T ist Fe und Co, mit 90 Masse% oder mehr von T als dem Anteil daran an Fe. Ferner können, als unvermeidliche Verunreinigungen, kleine Mengen an Übergangsmetallelementen wie Zr, Nb, V, Mo, Hf, Ta, oder W enthalten sein, solange die Wirkung der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt ist. Wenn der Massenanteil an Fe von T weniger ist als 90%, könnte Br drastisch verschlechtert sein. Ein Beispiel eines anderen Übergangsmetallelements außer Fe beinhaltet beispielsweise Co. Man beachte, dass der Anteil an Substitution durch Co vorzugsweise 2,5 Masse% oder weniger vom gesamten T ist. Wenn der Gehalt an Substitution durch Co 10 Masse% vom gesamten T übersteigt, ist Br verschlechtert, was nicht erwünscht ist.

4) Gallium (Ga)

Wenn der Ga-Gehalt weniger ist als 0,2 Masse%, ist der Gehalt an gebildeter R-T-Ga-Phase und R-Ga-Cu-Phase äußerst klein, somit wird kein hohes HcJ erhalten. Wenn der Ga-Gehalt 0,70 Masse% übersteigt, liegt überschüssiges Ga vor, und dadurch könnte der Anteil an Hauptphase verringert sein, was zu einer Verringerung in Br führt.

5) Kupfer (Cu)

Wenn der Cu-Gehalt weniger ist als 0,05 Masse%, wird der Gehalt an gebildeter R-Ga-Cu-Phase klein, weswegen kein hohes HcJ erhalten wird. Wenn der Cu-Gehalt 0,50 Masse% übersteigt, ist der Gehalt an Hauptphase verringert, was zu einer Erniedrigung in Br führt.

6) Aluminium (Al)

Der Al-Gehalt ist 0,05 Masse% oder mehr und 0,50 Masse% oder weniger. Al ist in dem R-T-B-basierten Sintermagnet enthalten, wodurch HcJ verbessert werden kann. Al kann als unvermeidliche Verunreinigung enthalten sein, oder kann alternativ absichtlich zugefügt werden. Der Gesamt-Al-Gehalt als unvermeidliche Verunreinigung und als absichtlich zugefügt wird auf 0,05 Masse% oder mehr und 0,50 Masse% oder weniger eingestellt.

7) Dysprosium (Dy), Terbium (Tb)

Das R-T-B-basierte Sintermagnetmaterial gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann 1,0 Masse% oder mehr und 10 Masse% oder weniger Dy und/oder Tb enthalten. Wenn Dy und/oder Tb in einer Menge in diesem Bereich enthalten sind, kann ein R-T-B-basierter Sintermagnet mit hohem HcJ und Hk/HcJ erhalten werden, nachdem das R-T-B-basierte Sintermagnetmaterial einer zweiten Wärmebehandlung unterzogen wird.

8) Ungleichungen (1) und (2)

Die Zusammensetzung des R-T-B-basierten Sintermagnetmaterials in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung genügt den untenstehenden Ungleichungen (1) und (2), so dass der B-Gehalt niedriger eingestellt ist, als der eines Standard-R-T-B-basierten Sintermagneten. Der Standard-R-T-B-basieete Sintermagnet ist so ausgelegt, dass er eine Zusammensetzung aufweist, bei der [Fe]/55,847 (Atomgewicht von Fe) kleiner ist als [B]/10,811 (Atomgewicht von B) × 14, um die Abscheidung einer weichmagnetischen Phase der R2T17-Phase neben der Hauptphase von R2T14B-Phase zu vermeiden ([ ] bezeichnet den Gehalt an dem innerhalb der Klammer angegebenen Element in Masseprozent. Beispielsweise bezeichnet [Fe] den Gehalt an Fe in Masseprozent). Abweichend vom Standard-R-T-B-basierten Sintermagneten ist der R-T-B-basierte Sintermagnet gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung so ausgelegt, dass er eine Zusammensetzung aufweist, die die Ungleichung (1) erfüllt, so dass [Fe]/55,847 (Atomgewicht von Fe) größer ist als [B]/10,811 (Atomgewicht von B) × 14 (55,847/10,811 × 14 = 72,3). Ferner ist der R-T-B-basierte Sintermagnet in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung so ausgelegt, dass seine Zusammensetzung die Ungleichung (2) erfüllt, so dass ([T] – 72,3B)/55,85 (Atomgewicht von Fe) kleiner ist als 13Ga/69,72 (Atomgewicht von Ga), um die R-T-Ga-Phase durch Unterdrücken der Bildung der R2T17-Phase aus überschüssigem Fe und enthaltenem Ga abzuscheiden. Das R-T-B-basierte Sintermagnetmaterial ist geeignet, eine Zusammensetzung aufzuweisen, die die obengenannten Ungleichungen (1) und (2) erfüllt, und dem unten beschriebenen Wärmebehandlungsschritt unterzogen zu werden, so dass die R-Ga-Cu-Phase gebildet werden kann, ohne dass R2T17-Phase verbleibt, und ohne übermäßig die R-T-Ga-Phase zu bilden. Man beachte, dass, obgleich T Fe und Co ist, in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Fe die Hauptkomponente von T darstellt (in einem Massenanteil von 90% oder mehr). Aus diesem Grund wird das Atomgewicht von Fe verwendet. Mit dieser Maßnahme kann der R-T-B-basierte Sintermagnet der vorliegenden Erfindung ein hohes HcJ erreiche, während der Einsatz von schweren Seltenerdelementen, wie Dy, so weit wie möglich verringert ist. [T] – 72,3[B] > 0(1)([T] – 72,3[B])/55,85 < 13[Ga]/69,72(2)wobei [T] der T-Gehalt in Masse% ist, [B] der B-Gehalt in Masse% ist, und [Ga] der Ga-Gehalt in Masse% ist.

1-2. Schritt des Herstellens eines Formkörpers

Als nächstes wird der Schritt des Herstellens eines Formkörpers beschrieben. In dem Schritt der Herstellung eines Formkörpers werden die jeweiligen Metalle und Legierungen (geschmolzene Rohmaterialien) hergestellt, so dass das R-T-B-basierte Sintermagnetmaterial die oben beschriebene Zusammensetzung aufweist, und dann können die hergestellten Metalle bzw. Legierungen in einem Bandgießverfahren oder dergleichen verarbeitet werden, um so eine blättrige Rohlegierung herzustellen. Dann wird aus der blättrigen Rohlegierung ein Legierungspulver hergestellt. Danach kann aus dem Legierungspulver ein Formkörper hergestellt werden.

Die Herstellung des Legierungspulvers und die Bildung des Formkörpers kann beispielsweise wie folgt durchgeführt werden:
Die erhaltene blättrige Rohlegierung wird Wasserstoff-Mahlen unterzogen, wodurch grobgemahlene Partikel erhalten werden, zum Beispiel mit einer Größe von jeweils 1,0 mm oder weniger. Dann werden die grobgemahlenen Partikel mit einer Strahlmühle oder dergleichen unter Inertgas feiner pulverisiert, wodurch ein feinpulverisiertes Pulver (Legierungspulver) mit einer Partikelgröße D50 von 3 bis 5 μm (welches ein durch Messung nach einem Luftstrom-Dispersions-Laserbeugungsverfahren erhaltener Volumen-Mittenwert (Volumen-basierter Mediandurchmesser) ist). Das Legierungspulver kann eine Sorte von Legierungspulver (Einzel-Legierungspulver), oder eine Mischung aus von zwei oder mehr Sorten von Legierungspulvern sein (gemischtes Legierungspulver), die nach dem sogenannten Zwei-Legierungen-Verfahren erhalten wird. Das Legierungspulver kann nach irgendeinem der gut bekannten Verfahren mit der in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angegebenen Zusammensetzung hergestellt werden. Ein gut bekanntes Gleitmittel kann dem grobgemahlenen Pulver vor der Strahlmühlen-Pulverisierung, bzw. dem Legierungspulver während und nach der Strahlmühlen-Pulverisierung als Hilfsagens zugefügt werden. Dann wird das so erhaltene Legierungspulver unter einem Magnetfeld geformt, wodurch ein Formkörper erhalten wird. Das Formen kann durch ein beliebiges gut bekanntes Verfahren erfolgen, einschließlich eines Trocken-Formverfahrens, bei welchem trockenes Legierungspulver in einen Hohlraum einer Matrize eingefüllt und geformt wird, und eines Nass-Formverfahrens, bei dem ein das Legierungspulver enthaltender Brei in einem Hohlraum einer Matrize eingefüllt wird, und das Dispersionsmedium des Breis daraus abgelassen wird, wodurch aus dem zurückbleibenden Legierungspulver ein Formkörper hergestellt wird.

1-3. Schritt des Sinterns des Formkörpers, und des Unterziehens einer Wärmebehandlung

Der so hergestellte Formkörper wird bei einer Temperatur von 1.000°C oder höher und 1.100°C oder tiefer gesintert, und dann einer in Bedingung a) oder Bedingung b) unten definierten Wärmebehandlung unterzogen, womit es ermöglicht ist, das R-T-B-basierte Sintermagnetmaterial gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu erhalten:
Bedingung a): Temperaturabsenkung auf 500°C mit 10°C/min oder weniger, oder
Bedingung b): Temperaturabsenkung auf 500°C mit 10°C/min oder weniger nach Durchführen einer ersten Wärmebehandlung des Haltens bei einer ersten Wärmebehandlungstemperatur von 800°C oder höher und 950°C oder tiefer.

Hinsichtlich der Sintertemperatur

In dieser Ausführungsform ist, wenn die Sintertemperatur tiefer ist als 1.000°C, die Sinterdichte ungenügend, sodass kein hohes Br erhalten wird. Daher ist die Sintertemperatur des Formkörpers gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung 1.000°C oder höher, und vorzugsweise 1.030°C oder höher. Wenn die Sintertemperatur 1.100°C übersteigt, erfolgt schnelles Kornwachstum der Hauptphase, so dass bei der nachfolgenden Wärmebehandlung kein R-T-B-basierter Sintermagnet mit hohem HcJ und hohem Hk/HcJ erhalten wird. Daher ist die Sintertemperatur des Formkörpers gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung 1.100°C oder tiefer, und vorzugsweise 1.080°C oder tiefer. Sintern des Formkörpers kann nach einem gut bekannten Verfahren erfolgen. Um die Oxidation an der Atmosphäre während des Sinterns zu vermeiden, wird das Sintern vorzugsweise in einer Vakuumatmosphäre oder unter Schutzgas durchgeführt. Das Schutzgas verwendet vorzugsweise Inertgase, wie Helium oder Argon.

Hinsichtlich der Wärmebehandlung [Bedingung a): Temperaturabsenkung auf 500°C mit 10°C/min oder weniger]

Das R-T-B-basierte Sintermagnetmaterial gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann durch Absenken der Temperatur auf 500°C mit einer Temperaturabsenkungsrate von 10°C/min oder weniger nach dem Sintern des Formkörpers wie oben beschrieben erhalten werden.

Das so erhaltene R-T-B-basierte Sintermagnetmaterial wird einem Wärmebehandlungsschritt unterzogen, der unten genauer beschrieben wird, womit es ermöglicht ist, einen R-T-B-basierten Sintermagneten mit hohem HcJ und hohem Hk/HcJ zu erhalten. Die Temperaturabsenkungsrate auf 500°C (10°C/min oder weniger) wird als mittlere Kühlrate von der Sintertemperatur auf 500°C ermittelt (das heißt, als Wert, der durch Dividieren der Temperaturdifferenz zwischen der Sintertemperatur und 500°C durch die Zeit, während derer die Temperatur von der Sintertemperatur auf 500°C abgesenkt wurde).

Nach dem Sintern des Formkörpers wird die Temperatur mit einer Temperaturabsenkungsrate von 10°C/min oder weniger auf 500°C abgesenkt, wodurch eine R-T-Ga-Phase gebildet werden kann, ohne dass R2 T17-Phase zurückbleibt, und es ist ermöglicht, durch den nachfolgenden Wärmebehandlungsschritt einen R-T-B-basierten Sintermagneten mit hohem HcJ und hohem Hk/HcJ zu erhalten. Nach dem Sintern des Formkörpers wird, wenn die Temperaturabsenkungsrate auf 500°C 10°C/min übersteigt, ein Teil der R2T17-Phase gebildet, so dass im nachfolgenden Wärmebehandlungsschritt kein R-T-B-basierter Sintermagnet mit hohem HcJ und hohem Hk/HcJ erhalten wird. Daher ist in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Temperaturabsenkungsrate auf 500°C nach dem Sintern des Formkörpers 10°C/min oder weniger, und vorzugsweise 5°C/min oder weniger.

Nach dem Sintern kann das Abkühlen von der Temperatur von tiefer als 500°C mit beliebiger Abkühlrate erfolgen, und das Abkühlen kann entweder langsames Abkühlen sein (zum Beispiel mit 10°C/min oder weniger) oder schnelles Abkühlen (zum Beispiel mit 40°C/min oder mehr). Nach dem Sintern und Temperaturabsenkung auf 500°C mit einer Abkühlrate von 10°C/min oder weniger kann Abkühlen auf Raumtemperatur durchgeführt werden, oder eine Wärmebehandlung wie unten beschrieben kann übergangslos durchgeführt werden.

Bedingung b): Temperaturabsenkung auf 500°C mit 10°C/min oder weniger nach Durchführen einer ersten Wärmebehandlung des Haltens bei einer ersten Wärmebehandlungstemperatur von 800°C oder höher und 950°C oder tiefer]

Es ist auch möglich, ein R-T-B-basiertes Sintermagnetmaterial gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu erhalten, indem ein Formkörper wie oben beschrieben gesintert wird, und eine erste Wärmebehandlung durchgeführt wird, bei der bei einer ersten Wärmebehandlungstemperatur von 800°C oder höher und 950°C oder tiefer gehalten wird, gefolgt von Temperaturabsenkung auf 500°C mit 10°C/min oder weniger. Das so erhaltene R-T-B-basierte Sintermagnetmaterial wird einem unten genauer beschriebenen Wärmebehandlungsschritt unterzogen, wodurch es ermöglicht ist, einen R-T-B-basierten Sintermagnet mit hohem HcJ und hohem Hk/HcJ zu erhalten. Ein Verfahren zum Ermitteln der Temperatur-Absenkungsrate (10°C/min oder weniger) der Temperaturabsenkung auf 500°C kann praktisch durch Ermitteln einer mittleren Abkühlrate von der ersten Wärmebehandlungstemperatur auf 500°C (das heißt, als Wert, der erhalten wird durch Dividieren einer Temperaturdifferenz zwischen der ersten Wärmebehandlungstemperatur und 500°C durch die Zeit, während derer die Temperatur von der ersten Wärmebehandlungstemperatur auf 500°C abgesenkt wurde).

Hinsichtlich der ersten Wärmebehandlung bei der ersten Wärmebehandlungstemperatur kann die erste Wärmebehandlung, nach dem Sintern des Formkörpers bei einer Temperatur von 1.000°C oder höher und 1.100°C oder tiefer und dem Abkühlen auf eine unterhalb der ersten Wärmebehandlungstemperatur liegende Temperatur, durch Erhitzen auf die erste Wärmebehandlungstemperatur erfolgen. Nach dem Sintern des Formkörpers bei einer Temperatur von 1.000°C oder höher und 1.100°C oder tiefer kann die erste Wärmebehandlung durch Abkühlen auf die erste Wärmebehandlungstemperatur ohne Abkühlen auf einer unterhalb der ersten Wärmebehandlungstemperatur liegende Temperatur erfolgen. Hinsichtlich des Abkühlens des Formkörpers nach dem Sintern für die erste Wärmebehandlung kann das Abkühlen mit einer beliebigen Abkühlrate erfolgen, oder das Abkühlen kann entweder langsames Abkühlen (zum Beispiel 10°C/min oder weniger) oder schnelles Abkühlen sein (zum Beispiel 40°C/min oder mehr).

In dieser Ausführungsform wir die erste Wärmebehandlung durch Halten bei der ersten Wärmebehandlungstemperatur von 800°C oder höher und 950°C oder tiefer durchgeführt, womit die Bildung der R-T-Ga-Phase gebildet werden kann, während die Bildung der R2T17-Phase unterdrückt wird, und es ist ermöglicht, durch die unten beschriebene zweite Wärmebehandlung einen R-T-B-basierten Sintermagneten mit hohem HcJ und hohem Hk/HcJ zu erhalten. Wenn die erste Wärmebehandlung bei einer Temperatur unter 800°C durchgeführt wird, wird die Bildung der R2T17-Phase nicht unterdrückt, weil die Temperatur zu niedrig ist, was zur Existenz der R2T17-Phase führt, weswegen durch die zweite Wärmebehandlung kein R-T-B-basierter Sintermagnet mit hohem HcJ und hohem Hk/HcJ erhalten werden kann. Wenn die erste Wärmebehandlung 950°C übersteigt, erfolgt das Kornwachstum der Hauptphase schnell, weswegen durch die nachfolgende Wärmebehandlung kein R-T-B-basierter Sintermagnet mit hohem HcJ und hohem Hk/HcJ erhalten werden kann. Daher ist die erste Wärmebehandlungstemperatur gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung 950°C oder tiefer, und vorzugsweise 900°C oder tiefer.

Nach der ersten Wärmebehandlung wird die Temperatur mit einer Abkühlrate von 10°C/min oder weniger auf 500°C abgesenkt, wodurch eine R-T-Ga-Phase gebildet werden kann, ohne dass R2T17-Phase verbleibt, und es ist ermöglicht, durch die nachfolgende Wärmebehandlung einen R-T-B-basierten Sintermagneten mit hohem HcJ und hohem Hk/HcJ zu erhalten. Nach der ersten Wärmebehandlung wird, wenn die Temperaturabsenkungsrate auf 500°C 10°C/min übersteigt, die R2T17-Phase gebildet, weswegen kein R-T-B-basierter Sintermagnet mit hohem HcJ und hohem Hk/HcJ erhalten werden kann. Daher ist in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Temperaturabsenkungsrate auf 500°C nach der ersten Wärmebehandlung 10°C/min oder weniger, und vorzugsweise 5°C/min oder weniger. Das Abkühlen von der Temperatur von unter 500°C nach der ersten Wärmebehandlung kann mit beliebiger Abkühlrate erfolgen, und das Abkühlen kann entweder langsames Abkühlen (zum Beispiel 10°C/min oder weniger) oder schnelles Abkühlen sein (zum Beispiel 40°C/min oder mehr). Nach der ersten Wärmebehandlung und Temperaturabsenkung auf 500°C mit eine Abkühlrate von 10°C/min oder weniger kann Abkühlen auf Raumtemperatur erfolgen, oder der unten beschriebene Wärmebehandlungsschritt kann übergangslos ausgeführt werden.

2. Wärmebehandlungsschritt

Das wie oben beschrieben erhaltene R-T-B-basierte Sintermagnetmaterial wird durch Erhitzen auf eine zweite Wärmebehandlungstemperatur von 650°C oder höher und 750°C oder tiefer einer zweiten Wärmebehandlung unterzogen, und dann mit einer Abkühlrate von 5°C/min oder mehr auf 400°C abgekühlt. In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird diese Wärmebehandlung als Wärmebehandlungsschritt bezeichnet. Das R-T-B-basierte Sintermagnetmaterial gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, hergestellt durch den oben beschriebenen Schritt des Herstellens eines R-T-B-basierten Sintermagnetmaterials, wird dem Wärmebehandlungsschritt unterzogen, womit es ermöglicht ist, die R-Ga-Cu-Phase an der Korngrenze zwischen zwei Phasen zu bilden, ohne übermäßig die R-T-Ga-Phase zu bilden.

Wenn die zweite Wärmebehandlungstemperatur tiefer ist als 650°C, kann wegen der zu tiefen Temperatur evtl. keine ausreichende Menge an R-Ga-Cu-Phase gebildet werden, und die im Sinterprozess gebildete R-T-Ga-Phase wird nicht aufgelöst, was bewirkt, dass nach dem Wärmebehandlungsschritt überschüssige R-T-Ga-Phase vorliegt, weswegen kein hohes HcJ und hohes Hk/HcJ erhalten werden kann. Wenn die zweite Wärmebehandlungstemperatur 750°C übersteigt, wird die R-T-Ga-Phase übermäßig eliminiert und bildet eine R2T17-Phase, welche HcJ und Hk/HcJ verringern könnte. Die Haltezeit bei der zweiten Wärmebehandlungstemperatur ist vorzugsweise 5 Minuten oder mehr und 500 Minuten oder weniger.

Nach dem Erhitzen auf die (bzw. nach dem Halten bei der) zweiten Wärmebehandlungstemperatur von 650°C oder höher und 750°C oder tiefer könnte, wenn die Abkühlrate auf 400°C weniger ist als 5°C/min, die R2T17-Phase übermäßig gebildet werden. Herkömmlicherweise wird, hinsichtlich eines R-T-B-basierten Sintermagneten mit einem B-Gehalt, der niedriger eingestellt ist als der der Standard R-T-B-basierten Legierung, und der Ga oder dergleichen zugefügt wird, wenn das Abkühlen nach dem Halten bei einer Erwärmungstemperatur im Rahmen des Wärmebehandlungsschritts kein schnelles Abkühlen ist (zum Beispiel mit einer Abkühlrate von 40°C/min oder mehr), eine große Menge an R-T-Ga-Phase gebildet, und die R-Ga-Cu-Phase wird kaum gebildet, weswegen kein hohes HcJ erhalten wird. Allerdings kann bei dem R-T-B-basierten Sintermagneten gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, sogar wenn die Abkühlung im Wärmebehandlungsschritt mit 10°C/min durchgeführt wird, eine ausreichende Menge an R-Ga-Cu-Phase gebildet werden und die Bildung der R-T-Ga-Phase unterdrückt werden, womit es ermöglicht ist, hohes HcJ und hohes Hk/HcJ zu erhalten. Das heißt, die Abkühlrate von der zweiten Wärmebehandlungstemperatur von 650°C oder höher und 750°C oder tiefer auf eine Temperatur von 400°C in der zweiten Wärmebehandlung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann 5°C/min oder mehr betragen. Die Abkühlrate ist vorzugsweise 15°C/min oder mehr, und starker bevorzugt 50°C/min oder mehr. Solche Abkühlraten ermöglichen die Bildung einer ausreichenden Menge R-Ga-Cu-Phase, während die Bildung der R-T-Ga-Phase weiter unterdrückt wird, womit es ermöglicht ist, ein höheres HcJ und höheres Hk/HcJ zu erhalten. Das Abkühlen kann je nach Bedarf langsames Abkühlen sein (zum Beispiel um das Auftreten von Rissen aufgrund von thermischen Spannungen zu vermeiden, wenn ein R-T-B-basierte Sintermagnet mit größeren Abmessungen erhalten werden soll). Die Abkühlrate von der Erwärmungstemperatur von 650°C oder höher und 750°C oder tiefer auf 400°C nach dem Erwärmen kann sich verändern, während das Abkühlen von der Erwärmungstemperatur bis 400°C fortschreitet. Beispielsweise kann die Abkühlrate unmittelbar nach dem Beginn des Abkühlens ungefähr 15°C/min betragen und sich auf 5°C/min oder dergleichen verringern, je näher die Temperatur des Magnetmaterials 400°C kommt. Das Verfahren zum Abkühlen des R-T-B-basierten Sintermagnetmaterials von der zweiten Erwärmungstemperatur von 650°C oder höher und 750°C oder tiefer auf die Temperatur von 400°C mit einer Abkühlrate von 5°C/min oder mehr kann zum Beispiel das Abkühlen mit in einen Ofen eingeführtem Argongas beinhalten. Allerdings können beliebige andere Verfahren angewendet werden.

Ein Verfahren zum Ermitteln der Abkühlrate (5°C/min oder mehr) von der zweiten Wärmebehandlungstemperatur von 650°C oder höher und 750°C oder tiefer nach dem Erwärmen auf 400°C kann in praktischer Hinsicht das Ermitteln einer durchschnittlichen Abkühlrate von der zweiten Wärmebehandlungstemperatur auf 400°C beinhalten (das heißt, eines Wertes, der durch Dividieren einer Temperaturdifferenz zwischen der zweiten Wärmebehandlungstemperatur und 400°C durch die Zeit erhalten wird, während derer die Temperatur von der Erwärmungstemperatur auf 400°C abgesenkt wird).

Es ist stärker bevorzugt, nach dem Schritt 2) (Wärmebehandlungsschritt) eine Niedertemperatur-Wärmebehandlung des Erwärmens des R-T-B-basierten Sintermagneten auf eine Niedertemperatur-Wärmebehandlungstemperatur von 360°C oder höher und 460°C oder tiefer durchzuführen. Es ist möglich, HcJ durch das Durchführen des Niedertemperatur-Wärmebehandlungsschritts weiter zu verbessern. Insbesondere wird ein R-T-B-basierter Sintermagnet mit 1 Masse% oder mehr und 10 Masse% oder weniger an schweren Seltenerdelementen RH, wie Dy und/oder Tb, dem Niedertemperatur-Wärmebehandlungsschritt unterzogen, womit eine drastische Verbesserung in HcJ ermöglicht ist. Das Abkühlen auf Raumtemperatur nach der Niedertemperatur-Wärmebehandlung kann mit beliebiger Abkühlrate erfolgen, und das Abkühlen kann entweder langsames Abkühlen sein (zum Beispiel 10°C/min oder weniger) oder schnelles Abkühlen (zum Beispiel 40°C/min oder mehr).

Beispiele

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mittels Beispielen genauer beschrieben, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese beschränkt.

Beispiel 1: Beispiel, bei welchem ein Formkörper bei einer Temperatur von 1.000°C oder höher und 1.100°C oder tiefer gesintert wurde und Bedingung a) eingehalten wurde und bei welchem, nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur ein Wärmebehandlungsschritt durchgeführt wurde.

Nach dem Einwiegen der Rohmaterialien für jedes Element zur Zusammensetzung (Zusammensetzungsbereich der vorliegenden Erfindung) von Tabelle 1 wurde nach einem Bandgießverfahren eine Legierung hergestellt. Die so erhaltene Legierung wurde Wasserstoffmahlen unterzogen, um ein grobgemahlenes Pulver zu erhalten. Dann wurden 0,04 Masse% Zinkstearat als Gleitmittel zugefügt und in 100 Masse% des grobgemahlenen Pulvers eingemischt, gefolgt von Trockenpulverisieren unter einem Stickstoffgasstrom mittels einer Strahlmühlenvorrichtung, um ein feinpulverisiertes Pulver (Legierungspulver) mit einer Korngröße D50 von 4 μm zu erhalten. Dann wurden 0,05 Masse% Zinkstearat als Gleitmittel zugefügt und in 100 Masse% des feinpulverisierten Pulvers eingemischt, gefolgt von Formen unter einem Magnetfeld, um einen Formkörper zu erhalten. Die Formvorrichtung war eine sogenannte Senkrecht-Magnetfeld-Formvorrichtung (Quer-Magnetfeld-Formvorrichtung), bei welcher die Richtung des beaufschlagten Magnetfelds senkrecht zur Pressrichtung ist. Hinsichtlich der Ungleichungen (1) und (2) in Tabelle 1 wurde im Falle des Erfüllens der Ungleichungen (1) und (2) der vorliegenden Erfindung als “Gut (G)” bewertet, während im Falle des Nichterfüllens der Ungleichungen (1) und (2) der vorliegenden Erfindung als “Schlecht (B)” bewertet wurde (im Folgenden gilt dasselbe). Der so erhaltene Formkörper wurde Sintern unterzogen und einer Wärmebehandlung unter den in Tabelle 2 gezeigten Bedingungen unterzogen, um einen R-T-B-basierten Sintermagneten zu erhalten. Bei der Probe Nr. 1 in Tabelle 2 wurde ein Formkörper bei 1.065°C gesintert, gefolgt von Temperaturabsenkung von 1.065°C auf 500°C mit einer durchschnittlichen Abkühlrate von 3°C/min und weiterem Abkühlen von 500°C auf Raumtemperatur (ungefähr 30°C bis 20°C) (Abkühlen mit einer durchschnittlichen Abkühlrate von 10°C/min; dasselbe gilt für die Proben Nrn. 2 bis 18), um ein an R-T-B-basiertes Sintermagnetmaterial zu erhalten. Ferner wurde das so erhaltene R-T-B-basierte Sintermagnetmaterial einem Wärmebehandlungsschritt des Durchführens einer zweiten Wärmebehandlung des Erwärmens auf 700°C, Abkühlen von 700°C auf 400°C mit einer durchschnittlichen Abkühlrate von 50°C/min, und dann Abkühlen von 400°C auf Raumtemperatur (Abkühlen mit einer durchschnittlichen Abkühlrate von 10°C/min, dasselbe gilt für die Proben Nrn. 2 bis 18) unterzogen. Die Proben Nrn. wurden in gleicher Weise behandelt. In allen Beispielen war die Sinterzeit 4 Stunden (das heißt, 4 Stunden bei 1.065°C bei allen Proben), und die Erwärmungszeit der zweiten Wärmebehandlung war 3 Stunden (3 Stunden bei 700°C im Falle der Probe Nr. 1). Die Behandlungstemperatur des Sinterns; der Temperaturabsenkung und der Temperaturabsenkungsrate in Bedingung a); und der zweiten Wärmebehandlungstemperatur, der Abkühltemperatur, und der Abkühlrate in dem Wärmebehandlungsschritt in Tabelle 1 wurden durch Anbringen eines Thermoelements an dem Formkörper bzw. dem R-T-B-basierten Sintermagnetmaterial gemessen. Die Zusammensetzung der so erhaltenen R-T-B-basierten Sintermagneten wurde mit induktivgekoppeltem-Hochfrequenz-Plasma-optischer-Emissionsspektrometrie (ICP-OES) gemessen. Im Ergebnis war die Zusammensetzung identisch mit der in Tabelle 1. [Tabelle 1]

Zusammensetzung des R-T-B-basierten Sintermagnetmaterials (in Masse%) Ungleichung (1) Ungleichung (2) Nd PrDyBCoAlCuGaFe22.36 7.183.110.8700.880.220.160.4164.82G G

Der so erhaltene R-T-B-basierte Sintermagnet wurde zu Proben von 7 mm Länge, 7 mm Breite und 7 mm Dicke bearbeitet, und dann wurden die magnetischen Eigenschaften jeder Probe mit einem B-H-Tracer gemessen. Die Messergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt. Hk/HcJ bedeutet einen Wert, der erhalten wird durch Dividieren eines Wertes des externen Magnetfeld, in welchem eine Magnetisierung von 90% der Sättigungsmagnetisierung erreicht wird, durch HcJ (dasselbe gilt im Folgenden). [Tabelle 3]

Nr. Magnetische EigenschaftenBemerkungen BrHcJ Hk/HcJ(T)(kA/m)Nr. 1 1.2561,912 0.95 Erfindungsbeispiel Nr. 2 1.2531,882 0.95 Erfindungsbeispiel Nr. 3 1.2531,908 0.95 Erfindungsbeispiel Nr. 4 1.2571,856 0.92 Vergleichsbeispiel Nr. 5 1.2411,814 0.91 Vergleichsbeispiel Nr. 6 1.2491,701 0.93 Vergleichsbeispiel Nr. 7 1.2451,859 0.94 Vergleichsbeispiel Nr. 8 1.2521,883 0.95 Erfindungsbeispiel Nr. 9 1.2461,715 0.93 Vergleichsbeispiel Nr. 10 1.2481,815 0.94 Vergleichsbeispiel Nr. 11 1.2501,874 0.95 Erfindungsbeispiel Nr. 12 1.2561,912 0.95 Erfindungsbeispiel Nr. 13 1.2521,899 0.95 Erfindungsbeispiel Nr. 14 1.2771,549 0.80 Vergleichsbeispiel Nr. 15 1.2411,814 0.93 Vergleichsbeispiel Nr. 16 1.2431,893 0.95 Erfindungsbeispiel Nr. 17 1.2511,904 0.95 Erfindungsbeispiel Nr. 18 1.2561,912 0.95 Erfindungsbeispiel

Wie in Tabelle 3 gezeigt, hatten alle Beispiele der vorliegenden Erfindung, in welchen ein Formkörper mit der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung bei einer Temperatur von 1.000°C oder höher und 1.100°C oder tiefer gesintert, und dann Bedingung a) durchgeführt wurde, um ein R-T-B-basiertes Sintermagnetmaterial herzustellen, welches ferner einem Wärmebehandlungsschritt unterzogen werde, hohe magnetische Eigenschaften, wie Br ≥ 1,243T, HcJ ≥ 1.874 kA/m, und Hk/HcJ ≥ 0,95.

Im Gegensatz dazu hatten alle Proben Nrn. 4 und 5, die die Temperaturabsenkungsrate (10°C/min oder weniger) von Bedingung a) nicht erfüllten, die Proben Nrn. 6 und 7, die die Temperaturabsenkungs-Temperatur (Temperaturabsenkung auf 500°C) von Bedingung a) nicht erfüllten, die Proben Nrn. 9, 10 und 14, die die zweite Wärmebehandlungstemperatur (650°C oder höher und 750°C oder tiefer) im Wärmebehandlungsschritt nicht erfüllten, und die Probe Nr. 15, die die Abkühlrate (Abkühlung auf 400°C mit 5°C/min oder mehr) im Wärmebehandlungsschritt nicht erfüllte, keine hohen magnetischen Eigenschaften, wie Br ≥ 1,243T, HcJ ≥ 1.874 kA/m, und Hk/HcJ ≥ 0,95. Auf diese Weise bilden sowohl die Bedingung a) (oder die unten beschriebene Bedingung b)) und der Wärmebehandlungsschritt den Umfang der vorliegenden Erfindung, wodurch die vorliegende Erfindung zu hohen magnetischen Eigenschaften führt.

Beispiel 2: Beispiel, bei dem ein Formkörper bei einer Temperatur von 1.000°C oder höher und 1.100°C oder tiefer gesintert und Bedingung a) durchgeführt, und dann ein Wärmebehandlungsschritt direkt angeschlossen wurde, ausgehend von der Abkühlungstemperatur der Bedingung a).

Ein R-T-B-basierter Sintermagnet wurde unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 erhalten (die Zusammensetzung war ebenfalls die gleiche wie in Tabelle 1), außer dass das Sintern und die Wärmebehandlung unter den in Tabelle 4 angeführten Bedingungen durchgeführt wurden. Die Probe Nr. 20 in Tabelle 4 ist eine durch Sintern eines Formkörpers bei 1.065°C erhaltene Probe, wobei eine Temperaturabsenkung von 1.065°C auf 400°C mit einer durchschnittlichen Abkühlrate von 3°C/min, und eine zweite Wärmebehandlung der direkt anschließenden Erwärmens von 400°C auf 700°C durchgeführt wurde (ohne Abkühlung auf Raumtemperatur), gefolgt von Abkühlen von 700°C auf 400°C mit einer durchschnittlichen Abkühlrate von 50°C/min und weiterem Abkühlen von 400°C auf Raumtemperatur (Abkühlen mit einer durchschnittlichen Abkühlrate von 10°C/min; dasselbe gilt für die Proben Nrn. 21 bis 23). Hinsichtlich der Proben Nrn. 21 bis 23 wurde ebenso vorgegangen. In allen Beispielen waren die Sinterzeit und die Erwärmungsdauer der zweiten Wärmebehandlung dieselben wie die in Beispiel 1. Die Zusammensetzung der so erhaltenen R-T-B-basierten Sintermagneten wurde mit induktiv-gekoppeltem-Hochfrequenz-Plasma-optischer-Emissionsspektrometrie (ICP-OES) gemessen. Im Ergebnis war die Zusammensetzung identisch mit der in Tabelle 1.

Der so erhaltene R-T-B-basierte Sintermagnet wurde zu Proben von 7 mm Länge, 7 mm Breite und 7 mm Dicke bearbeitet, und dann wurden die magnetischen Eigenschaften jeder Probe mit einem B-H-Tracer gemessen. Die Messergebnisse sind in Tabelle 5 dargestellt. [Tabelle 5]

Nr. Magnetische Eigenschaften Bemerkungen BrHcJHk/HcJ(T)kA/m Nr. 20 1.251 1,9170.95Erfindungsbeispiel Nr. 21 1.256 1,9200.95Erfindungsbeispiel Nr. 22 1.265 1,8360.95Vergleichsbeispiel Nr. 23 1.259 1,7690.92Vergleichsbeispiel

Wie in Tabelle 5 gezeigt, ist es, wenn ein mit der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung hergestellter Formkörper bei einer Temperatur von 1.000°C oder höher und 1.100°C oder tiefer gesintert und Bedingung a) durchgeführt, und dann ein Wärmebehandlungsschritt direkt von der Temperaturabsenkungstemperatur der Bedingung a) anschließend durchgeführt wird (die Proben Nrn. 20 und 21), ermöglicht, hohe magnetische Eigenschaften zu erhalten, wie Br ≥ 1,243T, HcJ ≥ 1.874 kA/m und Hk/HcJ ≥ 0,95, in derselben Weise wie in Beispiel 1. Im Gegensatz dazu weisen die Proben Nrn. 22 und 23, die die Temperaturabsenkungstemperatur (Temperaturabsenkung auf 500°C) in Bedingung a) nicht erfüllen, keine hohen magnetischen Eigenschaften auf, wie Br ≥ 1,243T, HcJ ≥ 1.874 kA/m und Hk/HcJ ≥ 0,95, genausowenig wie die Proben Nrn. 6 und 7 von Beispiel 1.

Beispiel 3: Beispiel, bei welchem ein Formkörper bei einer Temperatur von 1.000°C oder höher und 1.100°C oder tiefer gesintert und Bedingung b) durchgeführt wurde und, nach Abkühlen auf Raumtemperatur, ein Wärmebehandlungsschritt durchgeführt wurde.

Ein R-T-B-basierter Sintermagnet wurde auf dieselbe Weise erhalten, wie in Beispiel 1 (die Zusammensetzung ist ebenfalls dieselbe, wie in Tabelle 1), außer, dass das Sintern und die Wärmebehandlung unter den in Tabelle 6 angeführten Bedingungen durchgeführt wurde. Bei der Probe Nr. 24 in Tabelle 6 wurde ein R-T-B-basiertes Sintermagnetmaterial hergestellt durch Sintern eines Formkörpers bei 1.065°C, Abkühlen auf Raumtemperatur (Abkühlen mit einer durchschnittlichen Abkühlrate von 10°C/min; dasselbe gilt für die Proben Nrn. 25 bis 46) und Durchführen einer ersten Wärmebehandlung des Erwärmens auf 800°C, gefolgt von Abkühlen von 800°C auf 500°C mit einer durchschnittlichen Abkühlrate von 3°C/min und weiterem Abkühlen von 500°C auf Raumtemperatur (Abkühlen mit einer durchschnittlichen Abkühlrate von 10°C/min; dasselbe gilt für die Proben Nrn. 25 bis 46). Das so erhaltene R-T-B-basierte Sintermagnetmaterial wurde weiter einem Wärmebehandlungsschritt unterzogen, das heißt, einer zweiten Wärmebehandlung des Erwärmens auf 700°C, gefolgt von Abkühlen von 700°C auf 400°C mit einer durchschnittlichen Abkühlrate von 50°C/min und ferner Abkühlen von 400°C auf Raumtemperatur (Abkühlen mit einer durchschnittlichen Abkühlrate von 10°C/min; dasselbe gilt für die Proben Nrn. 25 bis 46). Hinsichtlich der Proben Nrn. 25 bis 46 wurde ebenso vorgegangen. Die Sinterzeit aller Proben war 4 Stunden, und die Erwärmungsdauer der ersten Wärmebehandlung und der zweiten Wärmebehandlung war jeweils 3 Stunden. Die Behandlungstemperatur beim Sintern; die erste Wärmebehandlungstemperatur, die Temperaturabsenkungstemperatur, und die Temperaturabsenkungsrate in Bedingung b); und die zweite Wärmebehandlungstemperatur, die Abkühltemperatur, und die Abkühlrate im Wärmebehandlungsschritt in Tabelle 6 wurden mittels eines an dem Formkörper bzw. dem R-T-B-basierten Sintermagnetmaterial angebrachten Thermoelement gemessen. Die Zusammensetzung der so erhaltenen R-T-B-basierten Sintermagneten wurde mit induktiv-gekoppeltem-Hochfrequenz-Plasma-optischer-Emissionsspektrometrie (ICP-OES) gemessen. Im Ergebnis war die Zusammensetzung identisch mit der in Tabelle 1.

Der so erhaltene R-T-B-basierte Sintermagnet wurde zu Proben der Länge 7 mm, Breite 7 mm und Dicke 7 mm verarbeitet, und dann wurden die magnetischen Eigenschaften jeder Probe mit einem B-H-Tracer gemessen. Die Messergebnisse sind in Tabelle 7 angegeben. [Tabelle 7]

Nr. Magnetische EigenschaftenBemerkungen BrHcJHk/HcJ(T)(kA/m)Nr. 24 1.258 1,9110.95Erfindungsbeispiel Nr. 25 1.234 1,9060.95Erfindungsbeispiel Nr. 26 1.232 1,8770.95Erfindungsbeispiel Nr. 27 1.242 1,8200.91Vergleichsbeispiel Nr. 28 1.255 1,8040.90Vergleichsbeispiel Nr. 29 1.245 1,6590.93Vergleichsbeispiel Nr. 30 1.249 1,8230.93Vergleichsbeispiel Nr. 31 1.253 1,9080.95Erfindungsbeispiel Nr. 32 1.241 1,7390.90Vergleichsbeispiel Nr. 33 1.258 1,8050.92Vergleichsbeispiel Nr. 34 1.244 1,8810.95Erfindungsbeispiel Nr. 35 1.258 1,9110.95Erfindungsbeispiel Nr. 36 1.262 1,9010.95Erfindungsbeispiel Nr. 37 1.241 1,5940.86Vergleichsbeispiel Nr. 38 1.257 1,7960.93Vergleichsbeispiel Nr. 39 1.255 1,8760.95Erfindungsbeispiel Nr. 40 1.248 1,9280.94Erfindungsbeispiel Nr. 41 1.258 1,9110.95Erfindungsbeispiel Nr. 42 1.244 1,7870.91Vergleichsbeispiel Nr. 43 1.258 1,9110.95Erfindungsbeispiel Nr. 44 1.241 1,8870.95Erfindungsbeispiel Nr. 45 1.248 1,8780.95Erfindungsbeispiel Nr. 46 1.245 1,7710.85Vergleichsbeispiel

Wie in Tabelle 7 angegeben, wiesen alle Beispiele der vorliegenden Erfindung, in welcher ein Formkörper mit einer Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, bei einer Temperatur von 1.000°C oder höher und 1.100°C oder tiefer gesintert wurde, und dann Bedingung b) durchgeführt wurde, um dadurch ein R-T-B-basiertes Sintermagnetmaterial herzustellen, welches ferner einem Wärmebehandlungsschritt unerzogen wurde, hohe magnetische Eigenschaften, wie Br ≥ 1,232T, HcJ ≥ 1.876 kA/m, and Hk/HcJ ≥ 0,94 auf. Im Gegensatz dazu wiesen alle Proben Nrn. 42 und 46, die die erste Wärmebehandlungstemperatur (800°C oder höher und 950°C oder tiefer) in Bedingung b) nicht erfüllten, die Proben Nrn. 27 und 28, die die Temperaturabsenkungsrate (10°C/min oder weniger) in Bedingung b) nicht erfüllten, die Proben Nrn. 29 und 30, die die Temperaturabsenkungstemperatur (Temperaturabsenkung auf 500°C) in Bedingung b) nicht erfüllten, die Proben Nrn. 32, 33 und 37, die die zweite Wärmebehandlungstemperatur (650°C oder höher und 750°C oder tiefer) im Wärmebehandlungsschritt nicht erfüllten, und die Probe Nr. 38, die die Abkühlrate (Abkühlen auf 400°C mit 5°C/min oder mehr) im zweiten Wärmebehandlungsschritt nicht erfüllte, keine hohen magnetischen Eigenschaften auf, wie Br ≥ 1,232T, HcJ ≥ 1.876 kA/m und Hk/HcJ ≥ 0,94. Auf diese Weise erfüllen sowohl Bedingung a) als auch Bedingung b), wie oben erwähnt, und der Wärmebehandlungsschritt den Umfang der vorliegenden Erfindung, wodurch die vorliegende Erfindung ermöglicht, hohe magnetische Eigenschaften zu erhalten.

Beispiel 4: Beispiel, bei welchem ein Formkörper bei einer Temperatur von 1.000°C oder höher und 1.100°C oder tiefer gesintert und Bedingung b) durchgeführt wird, und wobei dann direkt anschließend ein Wärmebehandlungsschritt ausgehend von der Temperaturabsenkungstemperatur von Bedingung b) durchgeführt wurde.

Ein R-T-B-basierter Sintermagnet wurde unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 3 erhalten, außer dass das Sintern und die Wärmebehandlung unter den in Tabelle 8 angegebenen Bedingungen durchgeführt wurden. Hinsichtlich Probe Nr. 48 in Tabelle 8 wurde ein Formkörper bei 1.065°C gesintert, auf Raumtemperatur abgekühlt (Abkühlung mit einer durchschnittlichen Abkühlrate von 10°C/min; dasselbe gilt für die Proben Nrn. 49 bis 51), und dann einer ersten Wärmebehandlung des Erwärmens von Raumtemperatur auf 800°C, gefolgt von Abkühlen von 800°C auf 400°C mit einer durchschnittlichen Abkühlrate von 3°C/min. Weiterhin wurde der gesinterte Formkörper einer zweiten Wärmebehandlung des Erwärmens auf 700° unterzogen (ohne Abkühlen auf Raumtemperatur), gefolgt von Abkühlen von 700°C auf 400°C mit einer durchschnittlichen Abkühlrate von 50°C/min und weiterem Abkühlen von 400°C auf Raumtemperatur (Abkühlen mit einer durchschnittlichen Abkühlrate von 10°C/min; dasselbe gilt für die Proben Nrn. 49 bis 51). Hinsichtlich der Proben Nrn. 49 bis 51 wurde ebenso verfahren. In allen Beispielen waren die Sinterzeit, die erste Wärmebehandlung, und die Erhitzungszeit der zweiten Wärmebehandlung dieselben wie in Beispiel 3. Die Zusammensetzung der so erhaltenen R-T-B-basierten Sintermagneten wurde mit induktiv-gekoppeltem-Hochfrequenz-Plasma-optischer-Emissionsspektrometrie (ICP-OES) gemessen. Im Ergebnis war die Zusammensetzung identisch mit der in Tabelle 1.

Der so erhaltene R-T-B-basierte Sintermagnet wurde zu Proben der Länge 7 mm, Breite 7 mm und Dicke 7 mm verarbeitet, und dann wurden die magnetischen Eigenschaften jeder Probe mit einem B-H-Tracer gemessen. Die Messergebnisse sind in Tabelle 9 angegeben. [Tabelle 9]

Nr. Magnetische EigenschaftenBemerkungen BrHcJHk/HcJ(T)(ka/m)Nr. 48 1.261 1,908 0.95 Erfindungsbeispiel Nr. 49 1.261 1,903 0.95 Erfindungsbeispiel Nr. 50 1.257 1,866 0.95 Vergleichsbeispiel Nr. 51 1.265 1,540 0.92 Vergleichsbeispiel

Wie in Tabelle 9 angegeben, war es, wenn ein Formkörper mit der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung bei einer Temperatur von 1.000°C oder höher und 1.100°C oder tiefer gesintert und Bedingung b) durchgeführt wurde, und dann ein Wärmebehandlungsschritt direkt anschließend ausgehend von der Temperaturabsenkungstemperatur der Bedingung b) durchgeführt wurde (Proben Nrn. 48 und 49), möglich, hohe magnetische Eigenschaften, wie Br ≥ 1,232T, HcJ ≥ 1.876 kA/m und Hk/HcJ ≥ 0,94, in derselben Weise wie in Beispiel 3 zu erhalten. Im Gegensatz dazu wiesen die Proben Nrn. 50 und 51, die die Temperaturabsenkungstemperatur (Temperaturabsenkung auf 500°C) in Bedingung b) nicht erfüllten, keine hohen magnetischen Eigenschaften, wie Br ≥ 1,232T, HcJ ≥ 1.876 kA/m und Hk/HcJ ≥ 0,94 auf, ebensowenig wie die Proben Nrn. 29 und 30 von Beispiel 3.

Beispiel 5: Beispiel, bei welchem der Zusammensetzungsbereich beschränkt ist

Zwei Formkörper wurden unter jeweils denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Rohmaterialien für jedes Element so eingewogen wurden, dass die Zusammensetzung die in Tabelle 10 angegebene war. Von den so erhaltenen beiden Formkörpern wurde ein Formgegenstand Sintern und der Wärmebehandlung von Nr. α (Bedingung a) und Wärmebehandlungsschritt der vorliegenden Erfindung) in Tabelle 11 unterzogen, um einen R-T-B-basierten Sintermagneten zu erhalten, während der andere Sintern und der Wärmebehandlung von Nr. β (Bedingung b) und Wärmebehandlungsschritt der vorliegenden Erfindung) in Tabelle 11 unterzogen, um einen R-T-B-basierten Sintermagneten zu erhalten. In Nr. α wurden Sintern und die Wärmebehandlung unter denselben Bedingungen wie bei der Probe Nr. 1 durchgeführt. In Nr. β wurden Sintern und die Wärmebehandlung unter denselben Bedingungen wie bei der Probe Nr. 24 durchgeführt, außer dass der Formkörper bei 1.065°C gesintert, von 1.065°C auf 800°C abgekühlt (Abkühlen mit einer durchschnittlichen Abkühlrate von 20°C/min) und dann direkt anschließend einer ersten Wärmebehandlung bei 800°C unterzogen wurde. Der so erhaltene R-T-B-basierte Sintermagnet wurde zu Proben mit 7 mm Länge, 7 mm Breite und 7 mm Dicke verarbeitet, und dann wurden magnetische Eigenschaften jeder Probe mit einem B-H-Tracer gemessen. Die Messergebnisse sind in Tabelle 12 angegeben. Hinsichtlich der Probe Nr. 52 in Tabelle 12 wurde ein R-T-B-basierter Sintermagnet durch Unterziehen eines Formkörpers Nr. A-1 in Tabelle 10 dem Sintern und der Wärmebehandlung gemäß Nr. α in Tabelle 11 erhalten. Hinsichtlich der Proben Nrn. 53 bis 99 wurde ebenso vorgegangen. Bei allen Proben war die Sinterzeit 4 Stunden, und die Erwärmungszeit der ersten Wärmebehandlung und der zweiten Wärmebehandlung war jeweils 3 Stunden. Die Behandlungstemperatur beim Sintern; die erste Behandlungstemperatur, die Temperaturabsenkungstemperatur und die Temperaturabsenkungsrate in Bedingung a) oder Bedingung b); und die zweite Wärmebehandlungstemperatur, die Abkühltemperatur und die Abkühlrate im oben erwähnten Wärmebehandlungsschritt wurden durch Anbringen eines Thermoelements an dem Formkörper bzw. an dem R-T-B-basierten Sintermagnetmaterial gemessen. Die Zusammensetzung der so erhaltenen R-T-B-basierten Sintermagneten wurde mit induktiv-gekoppeltem-Hochfrequenz-Plasma-optischer-Emissionsspektrometrie (ICP-OES) gemessen. Im Ergebnis war die Zusammensetzung identisch mit der in Tabelle 10.

Wie in Tabelle 12 angegeben, zeigt der Vergleich der Proben Nrn. 52 bis 67 mit jeweils fast demselben Dy-Gehalt (ungefähr 3 Masse%), dass die Proben der vorliegenden Erfindung (die Proben Nrn. 57 und 65) hohe magnetische Eigenschaften aufweisen, wie Br ≥ 1,256T, HcJ ≥ 1.911 kA/m und Hk/HcJ ≥ 0,95. Im Gegensatz dazu weisen alle Proben der Vergleichsbeispiele, bei denen die Zusammensetzung vom Zusammensetzungsbereich der vorliegenden Erfindung abweicht (der B-Gehalt und die Ungleichung (1) der Proben Nrn. 52 und 60 weichen vom Umfang der vorliegenden Erfindung ab; der B-Gehalt der Proben Nrn. 53 und 61 weicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung ab; die Ungleichung (1) der Proben Nrn. 54 und 62 weicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung ab; Ga der Proben Nrn. 55, 58, 63 und 66 weicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung ab; die Ungleichung (2) der Proben Nrn. 56 und 64 weicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung ab; und Cu der Proben Nrn. 59 und 67 weicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung ab) keine hohen magnetischen Eigenschaften, wie Br ≥ 1,256T, HcJ ≥ 1.911 kA/m und Hk/HcJ ≥ 0,95 auf. In ähnlicher Weise haben die Proben Nrn. 68 bis 83 jeweils einen Dy-Gehalt von ungefähr 1 Masse%, und die Proben Nrn. 84 bis 99 haben jeweils einen Dy-Gehalt von ungefähr 5 Masse%, und die Proben der vorliegenden Erfindung haben hohe magnetische Eigenschaften verglichen mit den Proben der Vergleichsbeispiele. Also ist es, selbst wenn sowohl Bedingung a) als auch Bedingung b) und der Wärmebehandlungsschritt den Umfang der vorliegenden Erfindung erfüllen, nicht möglich, hohe magnetische Eigenschaften zu erhalten, wenn die Zusammensetzung nicht im Zusammensetzungsbereich der vorliegenden Erfindung liegt.

Beispiel 6: Photographie der Struktur

Jeder der R-T-B-basierten Sintermagneten der Proben Nr. 1 (Erfindungsbeispiel) und Nr. 5 (Vergleichsbeispiel) wurde mit einem Querschnittpolierer (Gerätename: SM-09010, hergestellt von JEOL, Ltd.) geschnitten und Reflektionselektronenbilder der so erhaltenen Querschnitte wurde mit einer Vergrößerung von 2.000fach mittels FE-SEM (Gerätename: JSM-7001F, hergestellt von JEOL, Ltd.) aufgenommen. Die Reflektionselektronenbilder sind in 1 (Probe Nr. 1) und 2 (Probe Nr. 5) dargestellt. An den Analysepositionen 1 und 2 der 2 wurden Zusammensetzungsanalysen mittels an dem FE-SEM angebrachter EDX (Gerätename: JED-2300, hergestellt von JEOL, Ltd.) durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 13 dargestellt. Die Messungen wurden wegen der schlechten Darstellung leichter Elemente bei der EDX unter Ausnahme von B durchgeführt. [Tabelle 13] (Atom%)

Analyseposition Fe Nd Pr Dy Co Cu Ga Al Si 1 67.3 19.2 6.2 6.7 0.4 - - 0.2 0.1 2 71.5 17.2 5.5 4.9 0.7 - - 0.2 0.1

Wie in 2 und Tabelle 13 gezeigt, liegt eine R2T14B-Phase als Hauptphase an der Analyseposition 1 vor (entsprechend dem weißen Kreis mit dem Symbol 1 in 2), und eine R2T17-Phase mit einer höheren Fe-Konzentration als der der Hauptphase liegt an der Analyseposition 2 vor (entsprechend dem weißen Kreis mit dem Symbol 2 in 2), welche einen dunklen (fast schwarzen) Kontrast im Vergleich zur R2T14B-Phase (grau) bildet. Ein tiefschwarzer Teil (beispielsweise der mit einem Dreieck umgebene Teil in 2), der in sowohl 1 als auch 2 sichtbar ist, zeigt einen beim Schneiden gebildeten Einschnitt. Wie man aus 1 und 2 erkennt, bleibt R2T17-Phase in 2 (Probe Nr. 5 als Vergleichsbeispiel) an mehreren Positionen zurück (beispielsweise dem mit einem Kreis umgebenen Teil), während in 1 (der Probe Nr. 1 als Erfindungsbeispiel) keine R2T17-Phase beobachtet wurde.

Beispiel 7: Beispiel, welches einem Niedertemperatur-Wärmebehandlungsschritt unterzogen wurde

Mehrere Formkörper wurden unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Rohmaterialien für jedes Element so eingewogen wurden, dass sie die in Tabelle 14 angegebenen Zusammensetzungen aufwiesen. Durch Ausführen der in Tabelle 15 angeführten Bedingungen wurden aus den so erhaltenen Formkörpern R-T-B-basierte Sintermagneten erhalten. Die so erhaltenen R-T-B-basierten Sintermagneten wurden zu Proben von 7 mm Länge, 7 mm Breite und 7 mm Dicke verarbeitet, und dann wurden die magnetischen Eigenschaften jeder Probe mit einem B-H-Tracer gemessen. Die Messergebnisse sind in Tabelle 16 angegeben. Hinsichtlich Probe Nr. 100 in Tabelle 16 wurde ein R-T-B-basierter Sintermagnet durch Unterziehen eines in Tabelle 14 angeführten Formkörpers Nr. D-1 dem Sintern, der ersten Wärmebehandlung, der zweiten Wärmebehandlung und einer Niedertemperatur-Wärmebehandlung unter den Bedingungen der Tabelle 15 (die Niedertemperatur-Wärmebehandlung wurde bei der Zeile Nr. a weggelassen) erhalten. Hinsichtlich der Proben Nrn. 101 bis 118 wurde ebenso vorgegangen. Bei allen Proben war die Sinterzeit 4 Stunden, und die Erwärmungsdauer bei der ersten Wärmebehandlung, der zweiten Wärmebehandlung und der Niedertemperatur-Wärmebehandlung war jeweils 3 Stunden. Die Behandlungstemperatur beim Sintern; die erste Wärmebehandlungstemperatur, die Temperaturabsenkungstemperatur und die Temperaturabsenkungsrate; die zweite Wärmebehandlungstemperatur, die Abkühltemperatur und die Abkühlrate im Wärmebehandlungsschritt; und die Niedertemperatur-Wärmebehandlungstemperatur im oben angeführten Niedertemperatur-Wärmebehandlungsschritt wurden mittels eines an dem Formkörper, dem R-T-B-basierten Sintermagnetmaterial bzw. dem R-T-B-basierten Sintermagneten angebrachten Thermoelement gemessen. Die Zusammensetzung des R-T-B-basierten Sintermagneten nach dem Niedertemperatur-Wärmebehandlungsschritt wurde mit induktiv-gekoppeltem-Hochfrequenz-Plasma-optischer-Emissionsspektrometrie (ICP-OES) gemessen. Im Ergebnis war die Zusammensetzung identisch mit der in Tabelle 16. [Tabelle 14]

Formkörper Nr. Zusammensetzung des R-T-B-basierten Sintermagneten (in Masse%) Nd PrDyBCoAlCuGaFeUngleichung (1) Ungleichung (2) Nr. D-1 24.18 7.890.010.8740.880.220.160.3865.41G G Nr. E-1 22.36 7.183.110.8700.880.220.160.4164.82G G Nr. F-1 20.70 7.054.970.880.880.210.160.3764.78G G
[Tabelle 16] Nr. Formkörper Nr. Bedingung Magnetische Eigenschaften BrHcJHk/HcJ(T)(kA/m)Nr. 100 Nr. D-1 a 1.316 1,3370.973Nr. 101 Nr. D-1 b 1.320 1,3300.982Nr. 102 Nr. D-1 c 1.318 1,3780.973Nr. 103 Nr. D-1 d 1.320 1,3730.972Nr. 104 Nr. D-1 e 1.322 1,3820.975Nr. 105 Nr. D-1 f 1.315 1,3870.977Nr. 106 Nr. D-1 g 1.308 1,3030.980Nr. 107 Nr. D-1 h 1.308 1,2190.970Nr. 108 Nr. E-1 a 1.255 1,9140.951Nr. 109 Nr. E-1 b 1.252 1,9070.950Nr. 110 Nr. E-1 i 1.248 1,9480.951Nr. 111 Nr. E-1 d 1.255 1,9750.950Nr. 112 Nr. E-1 e 1.254 2,0030.950Nr. 113 Nr. E-1 f 1.252 1,9830.950Nr. 114 Nr. E-1 h 1.264 1,8710.942Nr. 115 Nr. F-1 a 1.226 2,1870.950Nr. 116 Nr. F-1 b 1.225 2,2000.951Nr. 117 Nr. F-1 j 1.214 2,2870.950Nr. 118 Nr. F-1 f 1.213 2,3170.951

Wie in Tabelle 16 gezeigt, weisen in einem Vergleich unter den Proben Nrn. 100 bis 107, die jeweils denselben Dy-Gehalt (0,01 Masse%) aufweisen, die Proben Nrn. 102 bis 105, die durch Unterziehen einem Niedertemperatur-Wärmebehandlungsschritt bei einer Niedertemperatur-Wärmebehandlungstemperatur (360 bis 460°C) der vorliegenden Erfindung erhalten wurde, ein hohes HcJ im Vergleich zu der Probe Nr. 100, die keiner Niedertemperatur-Wärmebehandlung unterzogen wurde, und den Proben Nrn. 101, 106 und 107, die von der Niedertemperatur-Wärmebehandlungstemperatur der vorliegenden Erfindung abweichen. In ähnlicher Weise wurde für die Proben Nrn. 108 bis 114, bei welchen der Dy-Gehalt ungefähr 3 Masse% betrug, und für die Proben Nrn. 115 bis 118, bei denen der Dy-Gehalt ungefähr 5 Masse% betrug, durch Durchführen des Niedertemperatur-Wärmebehandlungsschritts ein hohes HcJ erreicht. Wenn der Dy-Gehalt 1 Masse% oder mehr beträgt, wird HcJ durch Durchführen des Niedertemperatur-Wärmebehandlungsschritts äußerst stark auf ungefähr 90 bis 100 kA/m vergrößert, im Vergleich zu dem Fall, in dem der Niedertemperatur-Wärmebehandlungsschritt nicht durchgeführt wird (Vergleich zwischen der Probe Nr. 108 und der Probe Nr. 112, und zwischen der Probe Nr. 115 und der Probe Nr. 117).

Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-251677, eingereicht am 24. Dezember 2015, und der japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-036272, eingereicht am 26. Februar 2016, deren Offenbarung hiermit durch Inbezugnahme vollumfänglich eingeschlossen wird.