專利名稱：R-Fe-B系烯土類燒結(jié)磁鐵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有R2Fe14B型化合物晶粒(R為稀土類元素)作為主相的R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁鐵及其制造方法，特別涉及含有輕稀土類元素RL (Nd和Pr中的至少一種)作為主要的稀土類元素R、并且一部分輕稀土類元素RL被重稀土類元素RH (選自Dy、Ho和Tb中的至少一種)置換的R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁鐵及其制造方法。
背景技術(shù)：
以Nd2Fe14B型化合物為主相的R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁鐵已知是永久磁體中性能最高的磁鐵，用于硬盤驅(qū)動器的音圈電機(VCM)和混合動力(hybrid)車搭載用電動機等各種電機和家電制品等。在將R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁鐵用于電動機等各種裝置時，為了適應(yīng)高溫下的使用環(huán)境，要求耐熱性優(yōu)良、并具有高矯頑力特性。作為提高R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁鐵的矯頑力的方法，采用配合重稀土類元素RH作為原料、熔制而成的合金。按照該方法，含有輕稀土類元素RL作為稀土類元素R的R2Fe14B相的稀土類元素R能夠用重稀土類元素RH置換，因此提高R2Fe14B相的結(jié)晶磁各向異性(決定矯頑力的本質(zhì)性物理量)。然而，R2Fe14B相中的輕稀土類元素RL的磁矩與Fe的磁矩為相同方向，但重稀土類元素RH的磁矩與Fe的磁矩為相反方向，因此，輕稀土類元素RL被重稀土類元素RH置換得越多，剩余磁通密度B,下降得越多。另一方面，重稀土類元素RH為稀缺資源，因此希望削減其使用量?；谏鲜隼碛桑弥叵⊥令愒豏H置換全部輕稀土類元素RL的方法并不優(yōu)選。為了通過添加較少量的重稀土類元素RH就表現(xiàn)出重稀土類元素RH所帶來的提高矯頑力的效果，已提出以下的技術(shù)方案:在含有較多輕稀土類元素RL的主相系母合金粉末中，添加含有較多重稀土類元素RH的合金、化合物等的粉末，進(jìn)行成形、燒結(jié)。根據(jù)該方法，重稀土類元素RH大多分布在R2Fe14B相的晶界附近，因此，能夠高效地提高主相外殼部中的R2Fe14B相的結(jié)晶磁各向異性。R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁鐵的矯頑力產(chǎn)生機理為成核型(nucleation type)，因此，重稀土類元素RH大多分布在主相外殼部(晶界附近)，由此能夠提高晶粒整體的結(jié)晶磁各向異性，能夠避免反磁區(qū)的成核，其結(jié)果提高矯頑力。另外，在無助于提高矯頑力的晶粒中心部，不會發(fā)生重稀土類元素RH的置換，因此，也能夠抑制剩余磁通密度的降低。但是，在實際實施該方法時，在燒結(jié)工藝(在工業(yè)規(guī)模下，在1000°C 1200°C下實施)中，重稀土類元素RH的擴散速度增大，因此，重稀土類元素RH也會擴散到晶粒的中心部，結(jié)果，就不易得到期待的組織結(jié)構(gòu)。

另外，作為提高R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁鐵的矯頑力的其他方法，還研究了在燒結(jié)磁鐵的階段，在磁鐵表面包覆含有重稀土類元素RH的金屬、合金、化合物等之后，進(jìn)行熱處理，使之?dāng)U散，由此，使矯頑力恢復(fù)或提高，而使剩余磁通密度不那么降低(專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2和專利文獻(xiàn)3)。專利文獻(xiàn)I公開了在燒結(jié)磁體的被磨削加工面上形成含有1.0原子％ 50.0原子％的 T1、W、Pt、Au、Cr、N1、Cu、Co、Al、Ta、Ag 中的至少一種，其余為 R’ CR'為 Ce、La、Nd、Pr、Dy、Ho、Tb中的至少一種)的合金薄膜層。專利文獻(xiàn)2公開了使金屬元素R(該R為Y和選自Nd、Dy、Pr、Ho、Tb中的稀土類元素的一種或兩種以上)擴散至與在小型磁鐵的最表面露出的晶粒的半徑相當(dāng)?shù)纳疃纫陨?，由此，對加工變質(zhì)受損部進(jìn)行改性，提高(BH) max。專利文獻(xiàn)3公開了在厚度為2mm以下的磁鐵表面形成以稀土類元素為主體的化學(xué)氣相沉積膜，使磁鐵特性恢復(fù)。專利文獻(xiàn)4中，為了恢復(fù)R — Fe — B系微小燒結(jié)磁鐵和粉末的矯頑力，公開了稀土類元素的吸附法。在該方法中，將吸附金屬(Yb、Eu、Sm等的沸點較低的稀土類金屬)與R-Fe-B系微小燒結(jié)磁鐵或粉末混合后，進(jìn)行一邊攪拌一邊在真空中均勻加熱的熱處理。通過該熱處理，稀土類金屬包覆在磁鐵表面，同時擴散到內(nèi)部。另外，在專利文獻(xiàn)4中還記載了吸附沸點高的稀土類金屬(例如Dy)的實施方式。在該使用Dy等的實施方式中，通過高頻加熱方式，有選擇地將Dy等加熱到高溫，例如，Dy的沸點為2560°C，將沸點1193°C的Yb加熱到800°C 850°C，以通常的阻抗加熱，不能充分加熱，因此，考慮Dy至少要加熱到超過1000°C的溫度。另外，還記載了 R — Fe — B系微小燒結(jié)磁鐵和粉末的溫度優(yōu)選保持在 700 850 0C ο專利文獻(xiàn)1:日本特 開昭62 - 192566號公報專利文獻(xiàn)2:日本特開2004 - 304038號公報專利文獻(xiàn)3:日本特開2005 - 285859號公報專利文獻(xiàn)4:日本特開2004 - 296973號公報專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2和專利文獻(xiàn)3所公開的現(xiàn)有技術(shù)，均是以恢復(fù)加工劣化的燒結(jié)磁鐵表面作為目的，因此，從表面擴散向內(nèi)部擴散的金屬元素的擴散范圍被限于燒結(jié)磁鐵的表面附近。所以，對厚度3_以上的磁鐵，幾乎不能得到矯頑力的提高效果。另一方面，在專利文獻(xiàn)4所公開的現(xiàn)有技術(shù)中，將Dy等稀土類金屬加熱到充分氣化的溫度，進(jìn)行成膜，因此，成膜速度絕對地高于磁鐵中的擴散速度，在磁鐵表面上形成厚Dy膜。其結(jié)果，在磁鐵表層區(qū)域(從表面至幾十μ m的深處的區(qū)域)，以Dy膜和燒結(jié)磁體的界面之間的Dy濃度的大濃度差為驅(qū)動力，Dy不可避免地也會擴散到主相中，最終使剩余磁通密度降低。另外，在專利文獻(xiàn)4的方法中，成膜處理時裝置內(nèi)部的磁鐵以外的部分(例如，真空腔室的內(nèi)壁)也堆積大量稀土類金屬，因此與作為貴重資源的重稀土類元素的資源節(jié)約相悖。另外，在以Yb等低沸點稀土類金屬為對象的實施方式中，各R -Fe-B系微小磁鐵的矯頑力確實恢復(fù)，但是，擴散熱處理時，R-Fe-B系磁鐵與吸附金屬熔合，或處理后相互難以分離，實際上難以避免未反應(yīng)的吸附金屬(RH)殘留在燒結(jié)磁體表面。這不僅使磁鐵成形體中的磁性成分比率下降，導(dǎo)致磁鐵特性減弱，而且由于稀土類金屬本身非常強的活性而易于發(fā)生氧化，在實用環(huán)境中，未反應(yīng)吸附金屬易于成為腐蝕的起點，因此不優(yōu)選。另外，由于需要同時進(jìn)行用于混合攪拌的旋轉(zhuǎn)和真空熱處理，因此，需要維持耐熱性、壓力(氣密度)、同時組裝有旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的特殊裝置，在批量制造時，在設(shè)備投資和品質(zhì)穩(wěn)定制造的方面存在問題。另外，在吸附原料使用粉末時，成為導(dǎo)致安全性問題(著火和對人體有害)和制造工藝費時費力使成本提高的重要原因。另外，在以含有Dy的高沸點稀土類金屬為對象的實施方式中，由于利用高頻將吸附原料和磁鐵兩者加熱，不易實現(xiàn)僅將稀土類金屬加熱到充分溫度而將磁鐵保持在對磁特性沒有影響的程度的低溫，磁鐵僅限于難以引導(dǎo)加熱的粉末狀態(tài)或極微小的形態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題做出的發(fā)明，其目的在于提供一種高效地利用少量的重稀土類元素RH，即使磁鐵較厚，也可以在磁鐵整體的范圍內(nèi)，使重稀土類元素RH擴散到主相晶粒的外殼部的R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁鐵。本發(fā)明的R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法包括:準(zhǔn)備具有含有輕稀土類元素RL (Nd和Pr中的至少一種)作為主要的稀土類元素R的R2Fe14B型化合物晶粒作為主相的R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁體的工序(a);將含有重稀土類元素RH (選自Dy、Ho和Tb中的至少一種)的容積()氣^ ^ )體與上述R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁體一起配置在處理室內(nèi)的工序(b);和通過將上述容積體和上述R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁體加熱到700°C以上、1000°C以下，將重稀土類元素RH從上述容積體供給到上述R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁體的表面，同時使上述重稀土類元素RH擴散到上述R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁體的內(nèi)部的工序(C)。在優(yōu)選實施方式中，在上述工序(C)中，上述容積體和上述R — Fe-B系稀土類燒結(jié)磁體不接觸地配置在上述處理室內(nèi)，并且將它們的平均間隔設(shè)定在0.1mm以上、300mm以下的范圍內(nèi)。在優(yōu)選實施方式中， 在上述工序(C)中，上述R — Fe-B系稀土類燒結(jié)磁體的溫度與上述容積體的溫度的溫度差在20°C以內(nèi)。在優(yōu)選實施方式中，在上述工序(c )中，將上述處理室內(nèi)的氣氛氣體的壓力調(diào)節(jié)到10 一5 500Pa的范圍內(nèi)。在優(yōu)選實施方式中，在上述工序(C)中，將上述容積體和上述R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁體的溫度保持在700°C以上、1000°C以下的范圍內(nèi)10分鐘 600分鐘。在優(yōu)選實施方式中，上述燒結(jié)磁體含有0.1質(zhì)量％以上、5.0質(zhì)量％以下的重稀土類元素RH (選自Dy、Ho和Tb中的至少一種)。在優(yōu)選實施方式中，上述燒結(jié)磁體的重稀土類元素RH的含量為1.5質(zhì)量％以上、
3.5質(zhì)量％以下。在優(yōu)選實施方式中，上述容積體含有重稀土類元素RH和元素X (選自Nd、Pr、La、Ce、Al、Zn、Sn、Cu、Co、Fe、Ag 和 In 中的至少一種)的合金。在優(yōu)選實施方式中，上述元素X為Nd和/或Pr。在優(yōu)選實施方式中，在上述工序(C)之后，包括對上述R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁體實施追加熱處理的工序。本發(fā)明的另一種R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法包括:使具有含有輕稀土類元素RL (Nd和Pr中的至少一種)作為主要的稀土類元素R的R — Fe — B系稀土類磁鐵粉末的成形體，與含有重稀土類元素RH (選自Dy、Ho和Tb中的至少一種)的容積體相對，配置在處理室內(nèi)的工序(A);通過在上述處理室內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，制造具有R2Fe14B型化合物晶粒作為主相的R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁體的工序(B);和通過在上述處理室內(nèi)，對上述容積體和上述R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁體進(jìn)行加熱，將重稀土類元素RH從上述容積體供給到上述R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁體的表面，同時使上述重稀土類元素RH擴散到上述R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁體的內(nèi)部的工序(C)。在優(yōu)選實施方式中，上述工序(B)中，將上述處理室內(nèi)的真空度設(shè)為I IO5Pa,將上述處理室內(nèi)的氣氛溫度設(shè)為1000 1200°C，進(jìn)行30分鐘 600分鐘的燒結(jié)。在優(yōu)選實施方式中，上述工序(C)中，將上述處理室內(nèi)的真空度設(shè)為1X10 —5Pa IPa，將上述處理室內(nèi)的氣氛溫度設(shè)為800 950°C，進(jìn)行10分鐘 600分鐘的加熱處理。在優(yōu)選實施方式中，在上述工序(B)之后，包括上述處理室內(nèi)的氣氛溫度達(dá)到950°C以下后，將上述處理室內(nèi)的真空度調(diào)節(jié)到1X10 —5Pa IPa的工序(B’)。在優(yōu)選實施方式中，在上述工序(B)之后，還包括將上述處理室內(nèi)的真空度設(shè)為1X10 —5Pa IPa，將上述處理室內(nèi)的氣氛溫度設(shè)為1000 1200°C，進(jìn)行30 300分鐘的加熱處理，然后使上述處理室內(nèi)的氣氛溫度設(shè)為950°C以下的工序(B")。本發(fā)明的R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁鐵是采用上述任一種的制造方法制造的具有含有輕稀土類元素RL (Nd和Pr中的至少一種)作為主要的稀土類元素R的R2Fe14B型化合物晶粒作為主相的R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁鐵，含有通過晶界擴散從表面被導(dǎo)入內(nèi)部的重稀土類元素RH (選自Dy、Ho和Tb中的至少一種)，在從上述表面到深度100 μ m的表層區(qū)域，上述R2Fe14B型化合物晶粒中央部的重稀土類元素RH的濃度與上述R2Fe14B型化合物晶粒的晶界相的重稀土類元素RH的濃度之間，產(chǎn)生I原子％以上的差異。發(fā)明效果在本發(fā)明中，通過進(jìn)行重稀土類金屬RH (選自Dy、Ho和Tb中的至少一種)的晶界擴散，將重稀土類元素RH供給至燒結(jié)磁體內(nèi)部的深處位置，在主相外殼部，能夠高效地用重稀土類元素RH置換輕稀土類元素RL。其結(jié)果，能夠抑制剩余磁通密度B,的降低，并使矯頑力H。:提聞。


圖1為表示適用于本發(fā)明的R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁鐵制造方法的處理容器的構(gòu)成，和處理容器內(nèi)的RH容積體與燒結(jié)磁體的配置關(guān)系的一例的截面圖。圖2為表示本發(fā)明燒結(jié)、擴散工序中的處理室內(nèi)的氣氛溫度和氣氛氣體壓力的時間變化的曲線圖。曲線中的單點劃線表示氣氛氣體壓力，實線表示氣氛溫度。圖3為表示本發(fā)明燒結(jié)、擴散工序中的處理室內(nèi)的氣氛溫度和氣氛氣體壓力的另一時間變化的曲線圖。曲線中的單點劃線表示氣氛氣體壓力，實線表示氣氛溫度。圖4為表 示本發(fā)明實施例的試樣2所得的截面EPMA分析結(jié)果的照片，(a)、(b)、(c)和(d)分別為表示BEI (反射電子射線影像)、Nd、Fe和Dy的分布的映像(mapping)照片。圖5為表示本發(fā)明實施例的試樣4所得的截面EPMA分析結(jié)果的照片，(a)、(b)、(C)和(d)分別為表示BEI (反射電子射線影像)、Nd、Fe和Dy的分布的映像照片。圖6為表示本發(fā)明實施例的試樣2、3的主相中央部和晶界三相點的Dy濃度的測定結(jié)果的曲線圖。圖7為表示本發(fā)明實施例的試樣4、5的主相中央部和晶界三相點的Dy濃度的測定結(jié)果的曲線圖。圖8 Ca)為表示剩余磁通密度Br和處理溫度的關(guān)系的曲線圖，(b)為表示矯頑力Hcj和處理溫度的關(guān)系的曲線圖。圖9 Ca)為表示剩余磁通密度Br和處理時間的關(guān)系的曲線圖，(b)為表示矯頑力Hcj和處理時間的關(guān)系的曲線圖。圖10 (a)為表示剩余磁通密度Br和氣氛壓力的關(guān)系的曲線圖，(b)為表示矯頑力Hcj和氣氛壓力的關(guān)系的曲線圖。圖11為表示本發(fā)明實施例使用的Mo包裝體內(nèi)的配置的截面圖。圖12為表示熱處理后Mo包裝體內(nèi)壁的外觀觀察結(jié)果的照片。圖13為表示本發(fā)明實施例使用的Mo包裝體內(nèi)的配置的截面圖。圖14為表示本發(fā)明實施·例中的Dy板與燒結(jié)磁體的配置關(guān)系的圖。圖15為表示從磁體至Dy板的距離與燒結(jié)磁體的配置關(guān)系的圖。圖16為表示Dy板與燒結(jié)磁體的配置關(guān)系的截面圖。圖17為表示Dy板的配置和磁體特性的關(guān)系的曲線圖。圖18為表示只在燒結(jié)磁體下配置Dy板時的熱處理后的燒結(jié)磁體表面的EPMA分析結(jié)果的照片，Ca)為表示燒結(jié)磁體的上面中央部的分析結(jié)果的照片，(b)為表示燒結(jié)磁體的下面中央部的分析結(jié)果的照片。圖19為表示實施例7的照片。圖20為表示實施例8的制造中所使用的處理容器內(nèi)的Dy — X合金板和燒結(jié)磁體的配置關(guān)系的截面圖。圖21 (a)、(b)和(c)分別為表示按照本發(fā)明制造方法制作的磁鐵試樣的剩余磁通密度Br、矯頑力H。:和矩形性(Hk / Hcj)的圖。圖22 Ca)為表示燒結(jié)磁體和Dy板的配置關(guān)系的圖，(b)為表示燒結(jié)磁體的結(jié)晶方位的圖。圖23 Ca)為表示實施例9測定的剩余磁通密度的曲線圖，(b)為表示實施例9測定的矯頑力Hcj的曲線圖。圖24為表示實施例9所得到的矯頑力Hcj和磨削量的關(guān)系的曲線圖。圖25 Ca)和(b)為表示實施例10中燒結(jié)磁體表面哪一部分由Nb箔覆蓋的立體圖。圖26 (a)為表示組成L P的由B — H示跡器測定的矯頑力變化量AHcj的曲線圖，(b)為表示它們的剩余磁通密度變化量的曲線圖。圖27 Ca)為表示與12個試樣相關(guān)的剩余磁通密度的測定值的曲線圖，(b)為表示與同試樣相關(guān)的矯頑力Hcj的測定值的曲線圖。符號說明2:燒結(jié)磁體；4:RH容積體；6:處理室；8 =Nb制的網(wǎng)
具體實施例方式本發(fā)明的R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁體含有通過晶界擴散從燒結(jié)體表面被導(dǎo)入內(nèi)部的重稀土類元素RH。其中，重稀土類元素RH為選自Dy、Ho和Tb中的至少一種。本發(fā)明的R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁鐵適合通過將重稀土類元素RH從重稀土類容積體(RH容積體)供給到燒結(jié)磁體表面，同時使重稀土類元素RH從燒結(jié)體的表面向內(nèi)部擴散而制造。在本發(fā)明的制造方法中，通過將難以氣化(升華)的重稀土類元素RH的容積體和稀土類燒結(jié)磁體加熱到700°C以上、1000°C以下，將RH容積體的氣化(升華)控制在RH膜的成長速度不遠(yuǎn)大于RH向磁體內(nèi)部的擴散速度的程度，同時，使飛到燒結(jié)磁體表面的重稀土類元素RH迅速擴散到磁體內(nèi)部。700°C以上、1000 V以下的溫度范圍是幾乎不會產(chǎn)生重稀土類元素RH的氣化(升華)的溫度，也是R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁鐵中的稀土類元素擴散活躍進(jìn)行的溫度。因此，飛到磁體表面的重稀土類元素RH優(yōu)先于在磁體表面成膜，能夠促進(jìn)向磁體內(nèi)部的晶界擴散。另外，在本說明書中，有時將從重稀土類容積體(RH容積體)將重稀土類元素RH供給到燒結(jié)磁體表面，同時使重稀土類RH從燒結(jié)磁體的表面向內(nèi)部擴散的現(xiàn)象簡單稱為“蒸鍍擴散”。按照本發(fā)明，重稀土類元素RH以高于重稀土類元素RH擴散到位于燒結(jié)磁體表面附近的主相內(nèi)部的速度(速率)的速度，向磁鐵內(nèi)部擴散、滲透。目前認(rèn)為，Dy等重稀土類元素RH的氣化(升華)需要加熱到高于1000°C的高溫，而認(rèn)為在700°C以上、1000°C以下的加熱中難以使Dy在磁體表面析出。但是，根據(jù)本發(fā)明人的實驗可知:與現(xiàn)有的預(yù)測相反，即使在700°C以上、1000°C以下，也可以向相對設(shè)置的稀土類磁鐵供給重稀土類元素R H，使之?dāng)U散。在重稀土類元素RH的膜(RH膜)形成在燒結(jié)磁體的表面上以后，通過熱處理擴散到燒結(jié)磁體內(nèi)部的現(xiàn)有技術(shù)中，在與RH膜相接的表層區(qū)域，“晶內(nèi)擴散”進(jìn)展顯著，最終使磁鐵特性劣化。反之，在本發(fā)明中，在將RH膜的成長速率抑制在較低的狀態(tài)下，將重稀土類元素RH供給到燒結(jié)磁體表面，同時將燒結(jié)磁體的溫度保持在適于擴散的水平，因此，飛到磁體表面的重稀土類元素RH通過晶界擴散迅速滲透到燒結(jié)磁體內(nèi)部。因此，即使在表層區(qū)域，“晶界擴散”也優(yōu)先于“晶內(nèi)擴散”發(fā)生，能夠抑制剩余磁通密度的降低，有效提高矯頑力Hcjo由于R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁鐵的矯頑力產(chǎn)生機理為成核型，因此，當(dāng)主相外殼部中的結(jié)晶磁各向異性升高時，抑制主相中晶界相附近的反磁區(qū)的成核，結(jié)果，有效提高主相整體的矯頑力H。:。在本發(fā)明中，不僅磁性燒結(jié)體表面附近區(qū)域，而且從磁鐵表面到深處的區(qū)域也可以在主相外殼部形成重稀土類置換層，因此磁鐵整體上結(jié)晶磁各向異性增高，充分提高磁鐵整體的矯頑力H#因此，根據(jù)本發(fā)明，所消耗的重稀土類元素RH量能夠使重稀土類元素RH擴散、滲透至燒結(jié)體內(nèi)部，通過在主相外殼部高效形成濃縮有重稀土類元素RH的層，能夠抑制剩余磁通密度的降低，同時提高矯頑力H#作為在主相外殼部與輕稀土類元素RL進(jìn)行置換的重稀土類元素RH,考慮到蒸鍍擴散的易發(fā)生性、成本等，最優(yōu)選Dy。其中，Tb2Fe14B的結(jié)晶磁各向異性比Dy2Fe14B的結(jié)晶磁各向異性高，具有約為Nd2Fe14B的3倍大小的結(jié)晶磁各向異性，因此，當(dāng)使Tb蒸鍍擴散時，能夠最有效地實現(xiàn)在燒結(jié)磁體的剩余磁通密度不下降的情況下提高矯頑力。使用Tb時，與使用Dy時相比，優(yōu)選在高溫高真空度下進(jìn)行蒸鍍擴散。由上述說明可知，在本發(fā)明中，不一定必須在原料合金的階段添加重稀土類元素RH。S卩，準(zhǔn)備含有輕稀土類元素RL (Nd和Pr中的至少一種)作為稀土類元素R的公知的R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁鐵，將重稀土類元素RH從其表面擴散到磁鐵內(nèi)部。僅將現(xiàn)有的重稀土類元素層形成于磁鐵表面的情況，即使提高擴散溫度，重稀土類元素RH也難以擴散到磁鐵內(nèi)部的深處，但是根據(jù)本發(fā)明，通過重稀土類元素RH的晶界擴散，即使在位于燒結(jié)磁體內(nèi)部的主相的外殼部，重稀土類元素RH也能夠高效地供給。當(dāng)然，本發(fā)明在原料合金的階段，對于添加重稀土類元素RH的R — Fe — B系燒結(jié)磁鐵也是適用的。其中，在原料合金的階段，添加大量的重稀土類元素RH不能充分發(fā)揮本發(fā)明的效果，因此，能夠添加相對較少量的重稀土類元素RH。接著，參照圖1說明本發(fā)明擴散處理的優(yōu)選例。圖1表示燒結(jié)磁體2和RH容積體4的配置例。在圖1所示例中，在由高熔點金屬材料構(gòu)成的處理室6的內(nèi)部，燒結(jié)磁體2和RH容積體4隔著規(guī)定間隔相對設(shè)置。圖1的處理室6具有保持多個燒結(jié)磁體2的部件和保持RH容積體4的部件。在圖1的例中,燒結(jié)磁體2與上方的RH容積體4由Nb制的網(wǎng)8保持。保持燒結(jié)磁體2和RH容積體4的構(gòu)成不限于上述例，可以是任意構(gòu)成。其中，不應(yīng)采用將燒結(jié)磁體2和RH容積體4之間遮斷的構(gòu)成。本申請中的“相對”是指燒結(jié)磁體和RH容積體之間沒有遮斷而對面的狀態(tài)。另外，“相對配置”無需主要表面彼此平行配置。通過在未圖示的加熱裝置中對處理室6進(jìn)行加熱，使處理室6的溫度上升。此時，處理室6的溫度調(diào)節(jié)至例如700°C 1000°C，優(yōu)選為850°C 950°C的范圍。在該溫度區(qū)域，重稀土類金屬RH的蒸汽壓僅有很少，幾乎完全沒有氣化。按照現(xiàn)有技術(shù)的常識認(rèn)為:在這樣的溫度范圍內(nèi)，由RH容積體4蒸發(fā)的重稀土類元素RH不能供給到燒結(jié)磁體2的表面而成膜。但是，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn):通過不接觸燒結(jié)磁體2和RH容積體4、而相鄰配置，能夠使重稀土類金屬以每小時幾ym (例如0.5 5μπι / Hr)的低速率在燒結(jié)磁體2的表面析出，而且，通過將燒結(jié)磁體2的溫度調(diào)節(jié)到與RH容積體4的溫度相同或比其高的適當(dāng)溫度范圍內(nèi)，能夠使由氣相析出的重稀土類金屬RH直接深度擴散到燒結(jié)磁體2的內(nèi)部。該溫度范圍為RH金屬傳遞給燒結(jié)磁體2的晶界相向內(nèi)部擴散的優(yōu)選溫度區(qū)域，有效實現(xiàn)RH金屬的緩慢析出和向磁體內(nèi)部的急速擴散。在本發(fā)明中，如上所述，使僅有少量氣化的RH以低速率在燒結(jié)磁體表面析出，因此不必如現(xiàn)有的氣相成膜的RH析出，將處理室內(nèi)加熱到超過1000°C的高溫、也不必向燒結(jié)磁體或RH容積體施加電壓。在本發(fā)明中，如上所述，在抑制RH容積體的氣化、升華的同時，使飛到燒結(jié)磁體表面的重稀土類元素RH迅速擴散到磁體內(nèi)部。為此，優(yōu)選將RH容積體的溫度設(shè)定在700°C以上、1000°C以下的范圍內(nèi)，并將燒結(jié)磁體的溫度設(shè)定在700°C以上、1000°C以下的范圍內(nèi)。將燒結(jié)磁體2和RH容積體4的間隔設(shè)定在0.1mm 300mm。該間隔優(yōu)選為Imm以上、50mm以下，更優(yōu)選為20mm以下，進(jìn)一步優(yōu)選為IOmm以下。只要可以保持相距這樣的距離的狀態(tài)，燒結(jié)磁體2和RH容積體4的配置關(guān)系可以配置成上下、左右，另外彼此相對移動。其中，優(yōu)選為蒸鍍擴散處理中的燒結(jié)磁體2和RH容積體4的距離沒有變化。例如，不優(yōu)選將燒結(jié)磁體收容于轉(zhuǎn)滾中一邊攪拌一邊處理的方式。另外，由于只要氣化的RH在如上所述的距離范圍內(nèi)就可以形成均勻的RH氣氛，因此不管相對的面的面積，可以相互最窄的面積的面相對。根據(jù)發(fā)明人的研究，在與燒結(jié)磁體2的磁化方向(c軸方向)垂直地設(shè)置RH容積體時，RH最高效率地擴散到燒結(jié)磁體2的內(nèi)部。認(rèn)為這是由于在RH經(jīng)燒結(jié)磁體2的晶界相傳遞、向內(nèi)部擴散時，磁化方向的擴散速度比其垂直方向的擴散速度大。磁化方向的擴散速度比其垂直方向的擴散速度大的理由推斷為結(jié)晶結(jié)構(gòu)的各向異性不同所致。在現(xiàn)有的蒸鍍裝置的情況下，蒸鍍材料供給部分的周圍機構(gòu)形成障礙，需要向蒸鍍材料供給部分照射電子射線或離子，因此，需要在蒸鍍材料供給部分和被處理物之間設(shè)置相當(dāng)?shù)木嚯x。因此，不能如本發(fā)明所述地將蒸鍍材料供給部分(RH容積體4)與被處理物(燒結(jié)磁體2)相鄰配置。其結(jié)果被認(rèn)為除非將蒸鍍材料加熱到足夠高的溫度并充分氣化，否則將不能向被處理物上充分供給蒸鍍材料。反之，在本發(fā)明中，無需用于使蒸鍍材料氣化(升華)的特殊機構(gòu)，通過控制處理室整體的溫度，就能夠使RH金屬在磁鐵表面析出。另外，本說明書中的“處理室”廣義上包括配置燒結(jié)磁體2和RH容積體4的空間，有時指熱處理爐的處理室，有時也指收容在這樣的處理室內(nèi)的處理容器。另外，在本發(fā)明中，RH金屬的氣化量很少，但由于燒結(jié)磁體與RH容積體4之間非接觸且配置在很近的距離內(nèi)，因此，氣化的RH金屬在燒結(jié)磁體表面高效地析出，很少附著在處理室內(nèi)的壁面等上。另外，處理室內(nèi)的壁面只要是由Nb等耐熱合金或陶瓷等不與RH反應(yīng)的材質(zhì)制成，則附著在壁面上的RH金屬就會再次氣化，最終在燒結(jié)磁體表面析出。因此，能夠抑制作為貴重資源的重稀土類元素RH的白白浪費。在本發(fā)明進(jìn)行的擴散工序的處理溫度范圍內(nèi)，RH容積體不熔融軟化，從其表面，RH金屬發(fā)生氣化(升華)，因此，利用一次處理工序不使RH容積體的外觀形狀發(fā)生巨大變化，能夠反復(fù)使用。另外，由于RH容積體和燒結(jié)磁體相鄰配置，因此在具有同樣容積的處理室內(nèi)，能夠搭載的燒結(jié)磁體的量增加，積載效率高。另外，由于無需大型裝置，因此能夠靈活使用普通的真空熱處理爐，能夠避免制造成本的提高，具有實用性。熱處理時的處理室內(nèi)優(yōu)選為不活潑氣氛。在本說明書中，“不活潑氣氛”是指包括真空或充滿不活潑氣體的狀態(tài)。另外，“不活潑氣體”例如是氬氣(Ar)等稀有氣體，但是，只要是可以避免RH容積體和燒結(jié)磁體之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體，都包括在“不活潑氣體”中。不活潑氣體的壓力減壓至顯示為比大氣壓低的值。當(dāng)處理室內(nèi)的氣氛壓力與大氣壓接近時，難以將RH金屬從RH容積體向燒結(jié)磁體表面供給，擴散量根據(jù)從磁鐵表面向內(nèi)部的擴散速度進(jìn)行控制速度，因此，處理室內(nèi)的氣氛壓力只要在例如IO2Pa以下即為充分，即使處理室內(nèi)的氣氛壓力的下降程度在此之上，對RH金屬的擴散量(矯頑力提高程度)也沒有大的影響。擴散量相對于壓力，對燒結(jié)磁體的溫度更敏感。飛到燒結(jié)磁體的表面、并析出的RH金屬以氣氛的熱量和磁鐵界面的RH濃度的差作為驅(qū)動力，從晶界相中向磁鐵內(nèi)部擴散。此時，R2Fe14B相中的輕稀土類元素RL的一部分通過從磁鐵表面擴 散滲透的重稀土類元素RH被置換。其結(jié)果，在R2Fe14B相的外殼部形成濃縮有重稀土類元素RH的層。通過這樣的RH濃縮層的形成，能夠提高主相外殼部的結(jié)晶磁各向異性，提高矯頑力H#即，通過較少的RH金屬的使用，重稀土類元素RH擴散滲透至磁鐵內(nèi)部深處，在主相外殼部高效地形成RH濃化層，因此，在抑制剩余磁通密度的降低的同時，能夠提高磁鐵整體的矯頑力H。:。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，Dy等重稀土類元素RH在燒結(jié)磁體表面堆積的速度(膜的成長速率)與重稀土類元素RH向燒結(jié)磁體內(nèi)部擴散的速度(擴散速度)相比特別高。因此，不僅在燒結(jié)磁體表面形成厚度幾μ m以上的RH膜，而且重稀土類元素RH從該RH膜擴散到燒結(jié)磁體內(nèi)部。不是從氣相而是從固相的RH膜供給的重稀土類元素RH不僅在晶界擴散，而且也在位于燒結(jié)磁體的表層區(qū)域的主相內(nèi)部進(jìn)行晶內(nèi)擴散，導(dǎo)致剩余磁通密度民的降低。主相內(nèi)部也有重稀土類元素RH的晶內(nèi)擴散，在主相和晶界相之間RH濃度的差異消失的區(qū)域限于燒結(jié)磁體表層區(qū)域(例如厚度100 μ m以下)，在磁鐵整體的厚度很薄時，不能避免剩余磁通密度的降低。但是，根據(jù)本發(fā)明，從氣相供給的Dy等重稀土類元素RH與燒結(jié)磁體表面碰撞后，在燒結(jié)磁體內(nèi)部迅速擴散。這意味著在重稀土類元素RH擴散到位于表層區(qū)域的主相內(nèi)部之前，以更高的擴散速度通過晶界相，滲透到燒結(jié)磁體的內(nèi)部深處。按照本發(fā)明，從燒結(jié)磁體的表面至深度100 μ m的表層區(qū)域，R2Fe14B型化合物晶粒的中央部的重稀土類元素RH的濃度與R2Fe14B型化合物晶粒的晶界相中的重稀土類元素RH的濃度之間，產(chǎn)生I原子％以上·的差異。為了抑制剩余磁通密度4的降低，優(yōu)選形成2原子％的濃度差。另外，擴散的RH的含量優(yōu)選以磁鐵整體的重量比計設(shè)定在0.05%以上、1.5%以下的范圍。當(dāng)高于1.5%時，有可能不能抑制剩余磁通密度4的降低，而當(dāng)?shù)陀?.1%時，矯頑力Hcj的提高效果小。在上述溫度區(qū)域和壓力下，通過10 180分鐘的熱處理，能夠達(dá)到
0.1 % 1 %的擴散量。處理時間是指RH容積體和燒結(jié)磁體溫度達(dá)到700°C以上、1000°C以下、以及壓力達(dá)到10 —5Pa以上、500Pa以下的時間，并非僅表示一定要保持特定的溫度、壓力的時間。燒結(jié)磁鐵的表面狀態(tài)優(yōu)選為RH易于擴散滲透，更接近金屬狀態(tài)的表面狀態(tài)，優(yōu)選為事先進(jìn)行用酸清洗或噴射(blast)處理等活化處理。其中，在本發(fā)明中，當(dāng)重稀土類元素RH氣化，在活性狀態(tài)下覆蓋在燒結(jié)磁體表面時，以比形成固體層還高的速度向燒結(jié)磁體內(nèi)部擴散。因此，燒結(jié)磁體表面可以是例如在燒結(jié)工序后或切斷加工完成之后繼續(xù)氧化的狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明，由于主要通過晶界相使重稀土類元素RH擴散，所以通過調(diào)節(jié)處理時間，能夠使重稀土類元素RH高效地向磁鐵內(nèi)部更深的位置擴散。另外，通過調(diào)節(jié)處理氣氛的壓力，能夠控制重稀土類元素RH的蒸發(fā)速率，因此，例如，在燒結(jié)工序時已經(jīng)將RH容積體配置在裝置內(nèi)時，在燒結(jié)工序時，基于相對較高的氣氛氣體壓力，不僅能夠抑制RH的蒸發(fā)，而且還能夠促進(jìn)燒結(jié)反應(yīng)。此時，燒結(jié)完畢后，通過降低氣氛氣體壓力，促進(jìn)RH的蒸發(fā)、擴散，能過使用同一設(shè)備連續(xù)實施燒結(jié)工序和矯頑力提高工序。對于這樣的方法，在實施方式2中進(jìn)行詳細(xì)說明。RH容積體的形狀、大小沒有特別限制，可以是板狀，也可以是無定形狀(石塊狀)。RH容積體上也可以存在大量小孔(直徑幾1(^111左右)。RH容積體優(yōu)選由含有至少一種的重稀土類元素RH的RH金屬或含有RH的合金形成。另外，RH容積體的材料的蒸汽壓越高，每單位時間的RH導(dǎo)入量越大，效率就越高。含有重稀土類元素RH的氧化物、氟化物、氮化物等，其蒸汽壓變得極低，在本條件范圍(溫度、真空度)內(nèi)，幾乎不引發(fā)蒸鍍、擴散。因此，即使由含有重稀土類元素RH的氧化物、氟化物、氮化物等形成RH容積體，也達(dá)不到矯頑力提高效果。按照本發(fā)明，能夠提供對于例如厚度3_以上的厚磁鐵，使用很少量的重稀土類元素RH、提高剩余磁通密度和矯頑力Hcj兩者，即使在高溫下，也不會減弱磁特性的高性能磁鐵。該高性能磁鐵對于實現(xiàn)超小型、高功率電動機有很大幫助。利用晶界擴散的本發(fā)明的效果在厚度IOmm以下的磁鐵中表現(xiàn)得特別顯著。在本發(fā)明中，既可以從燒結(jié)磁體表面整體使重稀土類元素RH擴散滲透，也可以從燒結(jié)磁體表面的一部分使重稀土類元素RH擴散滲透。從燒結(jié)磁體表面一部分使RH擴散滲透也可以采用例如將燒結(jié)磁體中不想使RH擴散滲透的部分掩蔽等，與上述方法同樣的方法實施熱處理。按照這樣的方法，能夠得到部分提高矯頑力Hcj的磁鐵。對本發(fā)明的經(jīng)過蒸鍍擴散工序的磁鐵再實施追加熱處理，能夠進(jìn)一步提高矯頑力(HcjX追加熱處理的條件(處理溫度、時間)可以是與蒸鍍擴散條件同樣的條件，優(yōu)選在700°C 1000°C的溫度下保持10分鐘 600分鐘。追加熱處理可以在擴散工序結(jié)束后，將Ar分壓提高到IO3Pa左右，在避免重稀土類元素RH蒸發(fā)的情況下，直接僅進(jìn)行熱處理，還可以在完成一次擴散工序后，在不配置RH蒸發(fā)源下，按照與再次擴散工序同樣的條件僅進(jìn)行熱處理。通過實施蒸鍍擴散，提高燒結(jié)磁體中的抗折強度等機械強度，因此在實用方面優(yōu)選。據(jù)推測，這是在蒸鍍擴散時，因引起燒結(jié)磁體內(nèi)在的應(yīng)變的開放，或加工劣化層的恢復(fù)，或重稀土類元素RH擴散，使主 相和晶界相的結(jié)晶匹配性提高的結(jié)果。當(dāng)主相和晶界相的結(jié)晶匹配性提高時，晶界被強化，對晶界破裂的耐性得到提高。以下，說明本發(fā)明R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法的優(yōu)選實施方式。(實施方式I)[原料合金]首先，準(zhǔn)備含有25質(zhì)量％以上、40質(zhì)量％以下的輕稀土類元素RL、0.6質(zhì)量％
1.6質(zhì)量％的B (硼)、其余為Fe和不可避免的不純物的合金。既可以用C (碳)置換一部分B，也可以用其它過渡金屬元素(例如Co或Ni)置換一部分Fe (50原子％以下)。根據(jù)各種目的，該合金還可以含有0.01 1.0質(zhì)量％左右的選自Al、S1、T1、V、Cr、Mn、N1、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、Ag、In、Sn、Hf、Ta、W、Pb 和 Bi 中的至少一種添加元素 M。上述合金適于采用例如帶還連鑄(strip cast)法對原料合金的熔液進(jìn)行急冷而制作。下面，說明利用帶坯連鑄法制作急冷凝固合金。首先，在氬氣氛中，利用高頻熔解將具有上述組成的原料合金熔融，形成原料合金的熔液。接著，將該熔液保持在1350°c左右之后，利用單輥法急冷，得到例如厚度約0.3mm的片狀合金鑄塊。在接下來的氫粉碎之前，將這樣制成的合金鑄片粉碎成例如I IOmm大小的片狀。另外，利用帶坯連鑄法制造原料合金的方法，例如在美國專利第5383978號的說明書中已公開。[粗粉碎工序]將粗粉碎成上述片狀的合金鑄片收容到氫爐的內(nèi)部。接著，在氫爐的內(nèi)部進(jìn)行氫脆處理(以下，有時稱為氫粉碎處理)工序。將氫粉碎后的粗粉碎合金粉末從氫爐中取出時，優(yōu)選在不活潑氣氛下進(jìn)行取出動作，以使粗粉碎粉與大氣不接觸。這樣，能夠防止粗粉碎粉氧化、發(fā)熱，能夠抑制磁鐵的磁特性的降低。利用氫粉碎，將稀土類合金粉碎至0.1mm 幾mm左右的大小，使其平均粒徑為500 μ m以下。優(yōu)選在氫粉碎后、將脆化的原料合金解碎得更細(xì)，并且進(jìn)行冷卻。在取出保持著較高溫度狀態(tài)的原料時，也可以相對延長冷卻處理的時間。[微粉碎工序]接著，使用噴射磨粉碎裝置對粗粉碎粉執(zhí)行微粉碎。本實施方式中使用的噴射磨粉碎裝置與旋流分級機連接。噴射磨粉碎裝置接收在粗粉碎工序中被粗粉碎后的稀土類合金(粗粉碎粉)的供給，在粉碎機內(nèi)進(jìn)行粉碎。在粉碎機內(nèi)被粉碎后的粉末，經(jīng)過旋流分級機，被收集到回收罐內(nèi)。這樣，能夠得到0.1 20 μ m左右(典型地為3 5μπι)的微粉末。這樣用于微粉碎的粉碎裝置，不限于噴射磨，也可以是7卜9 4夕(一種高能量的球磨機)或球磨機。在粉碎時，可以使用硬脂酸鋅等潤滑劑作為粉碎助劑。[加壓成形]在本實施方式中,在例如搖滾式混合機(rocking mixer)內(nèi)，向由上述方法制作的磁性粉末中添加、混合例如0.3質(zhì)量％的潤滑劑，用潤滑劑包覆合金粉末顆粒的表面。接著，使用公知的加壓裝置，在取向磁場中，使由上述方法制作的磁性粉末成形。施加的磁場的強度例如為1.5 1.7特斯拉(T)。另外,成形壓力被設(shè)定為使成形體的生還密度(greendensity)達(dá)到例如4 4.5g/cm3左右。[燒結(jié)工序]優(yōu)選對上述的粉末成形體依次進(jìn)行如下工序:在650 1000°C的范圍內(nèi)的溫度下保持10 240分鐘的工序；和此 后在比上述保持溫度更高的溫度(例如1000 1200°C)下進(jìn)一步進(jìn)行燒結(jié)的工序。在燒結(jié)時，特別是在生成液相時(溫度在650 1000°C的范圍內(nèi)時)，晶界相中的富R相開始熔融，形成液相。此后，進(jìn)行燒結(jié)，形成燒結(jié)磁體。如上所述，由于即使在燒結(jié)磁體表面被氧化的狀態(tài)下，也能夠?qū)嵤┱翦償U散處理，因此在燒結(jié)工序后，也可以進(jìn)行時效處理(400°C 700°C)或用于調(diào)節(jié)尺寸的磨削。[蒸鍍擴散工序]接著，使重稀土類元素RH高效地向如上所述制造的燒結(jié)磁體擴散滲透，提高矯頑力Hcjt5具體而言，在如圖1所示的處理室內(nèi)，配置含有重稀土類元素RH的RH容積體和燒結(jié)磁體，通過加熱，從RH容積體將重稀土類元素RH供給到燒結(jié)磁體的表面，同時向燒結(jié)磁體的內(nèi)部擴散。在本實施方式的擴散工序中，燒結(jié)磁體的溫度優(yōu)選為與容積體的溫度相同或在此之上。其中，燒結(jié)磁體的溫度與容積體溫度相同是指兩者的溫度差在20°C以內(nèi)。具體而言，優(yōu)選將RH容積體的溫度設(shè)定在700°C以上、1000°C以下的范圍內(nèi)，并且將燒結(jié)磁體的溫度設(shè)定在700°C以上、1000°C以下的范圍內(nèi)。另外，燒結(jié)磁體和RH容積體的間隔如上所述，設(shè)定為0.1mm 300mm,優(yōu)選為3_ 100mm,更優(yōu)選為4mm 50mm。另外，如果蒸鍍擴散工序時的氣氛氣體的壓力為10―5 500Pa時，能夠使RH容積體的氣化(升華)適當(dāng)進(jìn)行，進(jìn)行蒸鍍擴散處理。為了高效地進(jìn)行蒸鍍擴散處理，氣氛氣體的壓力優(yōu)選設(shè)定在10 —3 IPa的范圍內(nèi)。另外，將RH容積體和燒結(jié)磁體的溫度保持在700°C以上、1000°C以下的范圍內(nèi)的時間，優(yōu)選設(shè)定在10分鐘 600分鐘的范圍。其中，保持時間是指RH容積體和燒結(jié)磁體的溫度在700°C以上、1000°C以下和壓力在10 —5Pa以上、500Pa以下的時間，并非僅表示一定要保持特定的溫度、壓力的時間。本實施方式的擴散工序?qū)Y(jié)磁體的表面狀況不敏感，也可以在擴散工序之前，在燒結(jié)磁體的表面形成由Al、Zn或Sn構(gòu)成的膜。Al、Zn和Sn為低熔點金屬，并且如果量少不會使磁鐵特性劣化，另外也不會成為上述擴散的阻礙。另外，容積體不一定必須由一種元素構(gòu)成，也可以含有重稀土類元素RH和元素X (選自Nd、Pr、La、Ce、Al、Zn、Sn、Cu、Co、Fe、Ag和In中的至少一種)的合金。這樣的元素X降低了晶界相的熔點，有望達(dá)到促進(jìn)重稀土類元素RH的晶界擴散的效果。通過在將這樣的合金容積體和Nd燒結(jié)磁鐵有間隔地配置的狀態(tài)下實施真空熱處理，能夠?qū)⒅叵⊥令愒豏H和元素X蒸鍍在磁鐵表面上，同時能夠優(yōu)先經(jīng)由形成液相的晶界相(富Nd相)向磁鐵內(nèi)部擴散。另外，在進(jìn)行用于擴散的熱處理時，由于晶界相的Nd、Pr微量氣化，元素X只要是Nd和/或Pr，就能夠補充蒸發(fā)的Nd和/或Pr，所以優(yōu)選。擴散處理后，也可以進(jìn)行上述追加熱處理(700°C 1000°C)。另外，根據(jù)需要進(jìn)行時效處理(400°C 700°C)，在進(jìn)行追加熱處理(700°C 1000°C )時，優(yōu)選時效處理在此后進(jìn)行。追加熱處理和時效處理可以在同一處理室內(nèi)進(jìn)行。在實用上，優(yōu)選對蒸鍍擴散后的燒結(jié)磁體實施表面處理。表面處理可以是公知的表面處理，例如，能夠進(jìn)行Al蒸鍍、電鍍N1、涂敷樹脂等表面處理。在進(jìn)行表面處理之前，還可以實施噴砂處理、筒式處理、蝕刻處理、機械磨削等公知的前處理。另外，也可以在擴散處理后進(jìn)行用于調(diào)節(jié)尺寸的磨削。即使經(jīng)過這樣的工序，矯頑力提高效果也幾乎不變。用于調(diào)節(jié)尺寸的磨削量為I 300 μ m，更優(yōu)選為5 100 μ m，進(jìn)一步優(yōu)選為10 30 μ m。(實施方式2)在本實施方式中，首先，準(zhǔn)備含有25質(zhì)量％以上、40質(zhì)量％以下的稀土類元素(其中，重稀土類元素RH為0.1質(zhì)量％以上、5.0質(zhì)量％以下,其余為輕稀土類元素RL)、0.6質(zhì)量％以上 1.6質(zhì)量％的B (硼)、其余為Fe和不可避免的不純物的合金?？梢杂肅 (碳)置換一部分B，也可以用其它過渡金屬元素(例如Co或Ni)置換一部分Fe (50原子％以下)。根據(jù)各種目的，該合金還可以含有0.01 1.0質(zhì)量％左右的選自八1、5丨、11、￥、(>^11、祖、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、Ag、In、Sn、Hf、Ta、W、Pb 和 Bi 中的至少一種添加元素 M。這樣，在本實施方式中，預(yù)先在原料合金中添加0.1質(zhì)量％以上、5.0質(zhì)量％以下的重稀土類元素RH。即，在準(zhǔn)備含有輕稀土類元素RUNd和Pr中的至少一種)作為稀土類元素R、以及含有0.1質(zhì)量％以上、5.0質(zhì)量％以下的重稀土類元素RH的公知的R — Fe —B系稀土類燒結(jié)磁鐵以后，再通過蒸鍍擴散，使重稀土類元素RH從表面擴散到磁鐵內(nèi)部。在本實施方式中，進(jìn)行蒸鍍擴散之前的R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁體，具有含有輕稀土類元素RL作為主要的稀土類元素R的R2Fe14B型化合物相晶粒作為主相，并且含有
0.1質(zhì)量％以上、5.0質(zhì)量％以下的重稀土類元素RH。該重稀土類元素RH,在主相和晶界相中的任一相中均存在，因此與原料合金中未添加重稀土類元素RH時相比，蒸鍍擴散時的燒結(jié)磁體表面的重稀 土類元素RH的濃度差相對減少。向主相內(nèi)的晶內(nèi)擴散與該濃度差密切相關(guān)，能夠抑制向主相的晶內(nèi)擴散。其結(jié)果是，晶界擴散優(yōu)先進(jìn)行，因此即使降低重稀土類元素RH向磁體表面的供給量，也能夠使重稀土類元素RH有效地向燒結(jié)磁體的內(nèi)部擴散。
相對于此，在不事先添加重稀土類元素RH的燒結(jié)磁體的情況下，表面的重稀土類元素RH的濃度差相對增大，因此，易于發(fā)生向主相的晶內(nèi)擴散，使晶界擴散的比例降低。另外，當(dāng)蒸鍍擴散前的燒結(jié)磁體含有5質(zhì)量％以上的重稀土類元素RH時，晶界相的重稀土類元素RH的濃度差也減小，因此由蒸鍍擴散產(chǎn)生的矯頑力的提高程度降低。因此，從高效地進(jìn)行重稀土類元素RH的晶界擴散的角度出發(fā)，蒸鍍擴散前的燒結(jié)磁體含有的重稀土類元素RH的量優(yōu)選在1.5質(zhì)量％以上、3.5質(zhì)量％以下。在本實施方式中，通過對含有規(guī)定量的重稀土類元素RH的燒結(jié)磁體，進(jìn)一步從燒結(jié)磁體表面進(jìn)行重稀土類元素RH的晶界擴散，在主相外輪廓部，能夠非常高效地用RH置換輕稀土類元素RL。其結(jié)果是，能夠抑制了剩余磁通密度的降低，并且提高矯頑力H#(實施方式3)本實施方式的R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法在同一處理室內(nèi)連續(xù)實施R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁鐵粉末成形體的燒結(jié)工序和重稀土類元素RH的擴散工序。更具體而言，首先進(jìn)行將含有輕稀土類元素RL (Nd和Pr中的至少一種)作為主要的稀土類元素R的R — Fe — B系稀土類磁鐵粉末的成形體，與含有重稀土類元素RH(選自Dy、Ho和Tb中的至少一種)的容積體相對地配置在處理室內(nèi)的工序(A)。然后，執(zhí)行通過在處理室內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)、制作具有R2Fe14B型化合物晶粒作為主相的R-Fe-B系稀土類燒結(jié)磁體的工序(B)。然后，執(zhí)行工序(C):通過在該處理室中，對容積體和R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁體進(jìn)行加熱，將重稀土類元素RH從容積體供給到R —Fe-B系稀土類燒結(jié)磁體表面，同時使重稀土類元素RH擴散到R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁體的內(nèi)部。在本實施方式中，除了燒結(jié)、擴散工序以外，與實施方式I中的工藝相同，因此，以下僅說明不同的工序。[燒結(jié)、擴散工序] 參照圖2，說明實施方式3中的燒結(jié)、擴散工序。圖2為表示燒結(jié)、擴散工序中的處理室內(nèi)的氣氛溫度和氣氛氣體壓力的時間變化的曲線。曲線中的單點劃線表示氣氛氣體壓力，實線表示氣氛溫度。首先，在圖1所示的處理室6中配置磁鐵粉末的成形體和RH容積體，開始減壓(工序A)。在此，磁鐵粉末的成形體能夠利用公知的方法將按照公知方法制作的稀土類燒結(jié)磁鐵用微粉成形而得到。將磁鐵粉末成形體和RH容積體配置在處理室6后，為了開始燒結(jié)處理，使處理室6內(nèi)的溫度上升到1000 1200°C范圍內(nèi)的規(guī)定溫度。升溫優(yōu)選使處理室6內(nèi)的氣氛氣體壓力降低到燒結(jié)時的壓力(IPa IX IO5Pa)后進(jìn)行。燒結(jié)時的壓力維持在能夠充分抑制RH容積體的蒸發(fā)的較高水平是重要的。如上所述，從RH容積體蒸發(fā)重稀土類元素RH的蒸發(fā)速率在氣氛氣體的壓力高時，明顯受到抑制，因此，即使在處理室6內(nèi)，粉末成形體和RH容積體共存，通過將氣氛氣體壓力控制在適當(dāng)?shù)姆秶?，也能夠在不將重稀土類元素RH導(dǎo)入粉末成形體中的狀態(tài)下進(jìn)行燒結(jié)工序。燒結(jié)工序(工序B )通過在上述氣氛壓力和溫度的范圍下保持10分鐘 600分鐘而進(jìn)行。在本實施方式中，由于將升溫時和工序B中的氣氛氣體壓力設(shè)定在IPa I X IO5Pa,所以，在RH容積體的蒸發(fā)受到抑制的狀態(tài)下，燒結(jié)反應(yīng)迅速進(jìn)行。工序B中的氣氛氣體壓力低于IPa時，重稀土類元素RH從RH容積體的蒸發(fā)繼續(xù)進(jìn)行，因此僅使燒結(jié)反應(yīng)進(jìn)行很困難。另一方面，當(dāng)工序B中的氣氛氣體壓力高于IX IO5Pa時，燒結(jié)過程中，粉末成形體中殘留有氣體，有可能使燒結(jié)磁體中殘留空孔部。因此，工序B中的氣氛氣體壓力優(yōu)選設(shè)定在IPa IXlO5Pa的范圍，更優(yōu)選設(shè)定在5 X IO2Pa IO4Pa的范圍。在燒結(jié)工序(工序B)結(jié)束后，將處理室6的氣氛溫度降至800 950°C(工序B/ )。然后，將氣氛氣體壓力減壓至1X10 —5Pa IPa (工序B2’)。適于重稀土類元素RH的擴散的溫度為800 950°C，在降低到該溫度范圍的過程序B1’沖，優(yōu)選抑制RH容積體的蒸發(fā)。在本實施方式中，在將氣氛溫度降低到800 950°C以后，開始?xì)夥諌毫Φ慕档?工序B；)。因此，在下降到適于蒸鍍擴散的溫度以后，開始RH容積體的蒸發(fā)，能夠高效地實施擴散工序C。在擴散工序C中，將氣氛氣體壓力保持在1X10 —5Pa IPa、處理室溫度保持在800 950°C，進(jìn)行上述的蒸鍍擴散。在擴散工序C中，通過蒸鍍擴散，晶界擴散優(yōu)先發(fā)生，因此能夠抑制晶內(nèi)擴散層的形成，抑制剩余磁通密度的降低。圖3為表示與圖2所示的實施方式不同的壓力溫度變化的曲線圖。在圖3所示例子中，在燒結(jié)工序B未結(jié)束期間，降低氣氛氣體壓力(工序B’’O。然后，在氣氛氣體壓力為1X10 —5Pa IPa、處理室內(nèi)的溫度為1000 1200°C下實行10 300分鐘的熱處理(工序B’’2)以后，將處理室6的溫度降至800 950°C (工序B〃3)。在圖3的例子中，由于在燒結(jié)工序B的途中開始RH容積體的蒸發(fā)，因此能夠縮短總工序的總時間。另外，進(jìn)行燒結(jié)工序之前的升溫不需要如圖2、圖3所示按照一定的速率進(jìn)行，可以在升溫途中，追加例如在650 1000°C的范圍內(nèi)的溫度下，保持10 240分鐘的工序。另外，本實施方式的擴散工序?qū)Y(jié)磁體的表面狀況不敏感，也可以在擴散工序之前，在燒結(jié)磁體表面形成由 Al、Zn或Sn構(gòu)成的膜。Al、Zn或Sn為低熔點金屬，并且如果量少不會使磁鐵特性劣化，另外，也不會成為上述擴散的阻礙。在RH容積體中也可以含有Al、Zn或Sn等元素。由上述說明可知，在本實施方式中，不用大幅度改變現(xiàn)有工藝，通過進(jìn)行重稀土類元素RH (選自Dy、Ho和Tb中的至少一種)的晶界擴散，就能夠?qū)⒅叵⊥令愒豏H供給到燒結(jié)磁體內(nèi)部的深處位置，在主相外殼部，能夠高效地用重稀土類元素RH置換輕稀土類元素RL。其結(jié)果，能夠抑制剩余磁通密度的降低，同時提高矯頑力H#實施例實施例1首先，使用以具有Nd:31.8、B:0.97、Co:0.92、Cu:0.1、Al:0.24、其余為 Fe (質(zhì)
量％)的組成的方式配合的合金，采用帶坯連鑄法制造厚0.2 0.3mm的合金薄片。接著，將該合金薄片填充在容器內(nèi)，收容在氫化處理裝置內(nèi)。然后，通過使氫化處理裝置內(nèi)充滿壓力500kPa的氫氣氣氛，在室溫下，使合金薄片吸藏氫后釋放。通過實施這樣的氫化處理，使合金薄片脆化，制作大小約0.15 0.2mm的無定形粉末。通過向由上述氫化處理制作的粗粉碎粉末添加混合作為粉碎助劑的0.05wt%的硬脂酸鋅后，進(jìn)行噴射磨裝置的粉碎工序，制造粉末粒徑約3 μ m的微細(xì)粉末。將這樣制作的微細(xì)粉末利用模壓裝置成形，制作粉末成形體。具體而言，在外加磁場中，在磁場取向狀態(tài)下壓縮粉末顆粒，實施模壓成形。然后，從模壓裝置中取出成形體，利用真空爐，在1020°C下進(jìn)行4小時的燒結(jié)工序。這樣，在制作燒結(jié)塊狀體以后，對該燒結(jié)塊狀體進(jìn)行機械加工，得到厚ImmX長IOmmX寬IOmm的燒結(jié)磁體。將該燒結(jié)磁體用0.3%硝酸水溶液進(jìn)行酸洗并干燥后，配置在具有圖1所示結(jié)構(gòu)的處理容器內(nèi)。本實施例使用的處理容器由Mo形成，具備支承多個燒結(jié)磁體的部件和保持兩塊RH容積體的部件。燒結(jié)磁體和RH容積體的間隔設(shè)定在5 9mm左右。RH容積體由純度99.9%的Dy形成，具有30_X30_X5_的大小。然后，將圖1的處理容器在真空熱處理爐中加熱，實施熱處理。熱處理的條件如下述表I所示。另外，只要下文沒有特別聲明，熱處理溫度是指燒結(jié)磁體和與之幾乎相等的RH容積體的溫度。表I
權(quán)利要求
1.一種R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁鐵，其特征在于: 其是具有R2Fe14B型化合物晶粒作為主相的R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁鐵，所述R2Fe14B型化合物晶粒含有輕稀土類元素RL作為主要的稀土類元素R，其中RL是Nd和Pr中的至少一種， 所述R — Fe — B系稀土類燒結(jié)磁鐵含有通過晶界擴散從磁鐵表面被導(dǎo)入內(nèi)部的重稀土類元素RH，其中重稀土類元素RH是選自Dy、Ho和Tb中的至少一種， 在從所述磁鐵表面到深度100 μ m的表層區(qū)域，所述R2Fe14B型化合物晶粒中央部的重稀土類元素RH的濃度與所述R2Fe14B型化合物晶粒的晶界相的重稀土類元素RH的濃度之間，產(chǎn)生I原子％以上的差異。
2.如權(quán)利要求1所述的R— Fe — B系稀土類燒結(jié)磁鐵，其特征在于:在從所述磁鐵表面到深度100 μ m的表層區(qū)域，所述R2Fe14B型化合物晶粒中央部沒有Dy擴散，主相中央部的Dy濃度比晶界附近的Dy濃度低。
3.如權(quán)利要求1或2所述的R— Fe — B系稀土類燒結(jié)磁鐵，其特征在于:在從所述磁鐵表面到深度100 μ m的表層區(qū)域，在所述R2Fe14B型化合物晶粒的外殼部形成有濃縮有重稀土類元素RH的層。
4.如權(quán)利要求1所述的R— Fe — B系稀土類燒結(jié)磁鐵，其特征在于:具有從所述磁鐵表面向磁鐵中央部矯頑力逐漸減小的部位，該部位是從所述磁鐵表面擴散有重稀土類元素RH的部位。
5.如權(quán)利要求4所述的R— F e — B系稀土類燒結(jié)磁鐵，其特征在于:具有具備各向異性、且在c軸方向矯頑力逐漸減小的部位。
6.如權(quán)利要求1所述的R— Fe — B系稀土類燒結(jié)磁鐵，其特征在于:每從表面磨削時矯頑力降低。
7.如權(quán)利要求6所述的R— Fe — B系稀土類燒結(jié)磁鐵，其特征在于:每從表面磨削下0.2mm時矯頑力降低。
全文摘要
本發(fā)明涉及R－Fe－B系稀土類燒結(jié)磁鐵，其具有稀土類元素R的R2Fe14B型化合物晶粒作為主相，上述R2Fe14B型化合物晶粒含有輕稀土類元素RL作為主要的稀土類元素R，其中RL是Nd和Pr中的至少一種，含有通過晶界擴散從磁鐵表面被導(dǎo)入內(nèi)部的重稀土類元素RH，其中，重稀土類元素RH是選自Dy、Ho和Tb中的至少一種，在從所述表面到深度100μm的表層區(qū)域，所述R2Fe14B型化合物晶粒中央部的重稀土類元素RH的濃度與所述R2Fe14B型化合物晶粒的晶界相的重稀土類元素RH的濃度之間，產(chǎn)生1原子％以上的差異。
文檔編號B22F3/24GK103227022SQ201310129869
公開日2013年7月31日 申請日期2007年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月3日
發(fā)明者吉村公志, 森本英幸, 小高智織 申請人:日立金屬株式會社