高保磁力化に及ぼす Dy 改質処理の影響と最適構造

79

80

を含有したものに変化した．強磁性元素濃度の増加はキュリー温度を増加させる¹²²⁾ため，

A’は増加するものと推察される．また，粒界相のNd，Dy濃度範囲においては，Nd濃度の 減少とDy 濃度の増加により，K’は大きく低下する ¹²²⁾．したがって，粒界相は軟磁性的な 挙動を示し，粒界相のピンニング力は低下することが示唆される．しかしながら，組織全 体としては(Nd,Dy)2(Fe,Co)14B層形成による逆磁区反転の抑制が粒粗大化の影響に勝って粒 界近傍のピンニング力は増加するものと考えられる．一方，ニュークリエーション型の係 数 は，粒界相組成の変化と(Nd,Dy)2(Fe,Co)14B層形成による∆Kの増加によって低下する ものと示唆される．したがって，Dy改質処理熱間加工磁石はピンニング型の保磁力機構が 強く働いて，高保磁力化したものと考えられる．

したがって，Dy改質熱間加工処理には粒粗大化，粒界相組成変化等の保磁力に悪い影響 を及ぼす要因が生じるものの，磁気異方性の高い極薄の(Nd,Dy)2(Fe,Co)14B層に覆われた微 細な主相粒が配向した組織が形成されることによって焼結磁石に匹敵する保磁力が実現で きたと結論できる．一方，残留磁化は，(Nd,Dy)2(Fe,Co)14B 層形成，c 軸配向度の低下およ び粒界相の体積増加によって若干低下したものと推察される．

Dy 片の細分化による Dyの効率的な拡散，熱間加工後の熱処理温度の低下による主相粒 の粗大化抑制，構成元素組成の最適化によるc軸配向度の低下の抑制ができれば，さらに磁 気特性を高めることが期待できる．

81

以上の考察より，Nd-Fe-B系焼結磁石において，できるだけ微量の重希土類元素を用いて 高保磁力化するための粒界微構造として次に示す特徴が考えられる．本研究によって，熱 間加工磁石では，保磁力機構はピンニング型が支配的になることが示唆された．これは，

主相粒径が単磁区粒径（ √ =250 nm^3）程度）に近いため，焼結磁石よりも粒界の 影響が強くなると推察されることにも合致する．粒界近傍のピンニング力を強めるには，

粒の逆磁区が反転するとすぐに磁壁が粒界に接するように，主相粒の長軸を単磁区粒径程 度にすることが望ましい．さらに，磁気異方性が低下すると考えられる主相粒 a 面に，特 に主相粒の曲率が高い箇所に，磁気異方性の高いDy2Fe14B層が形成されることが望ましい．

また，このDy2Fe14B層の形成により，粒表面の磁気異方性K，交換スティフネス定数Aが 増加し，磁化 Isが低下するため，単磁区粒径が若干大きくなるものと推測される．したが って，Dyを添加すると，主相粒の長軸は無添加のものよりもわずかに大きくなっても許容 されるだろう．さらに，主相粒のa面を磁気的分断に十分な厚み r0の粒界相で覆うことが 重要である．主相粒表面領域におけるDy2Fe14B層の形成により，粒界相の磁気的分断に必 要な粒界相の厚みr0は4 nm程度まで増加する．そのため，重希土類無添加磁石よりもさら に厚い粒界相を形成する必要がある．一方，主相粒のc面に接する粒界相も主相粒を磁気的 に分断する役割を有するものと思われるが，この役割は隣接する粒の a 面に厚く形成され た粒界相によっても十分達成できる．したがって，逆磁区伝搬の抑制という点において，

主相粒の c 面に接する粒界相が磁気的分断に十分な厚みを有する必要性は低いものと考え られる．ただし，熱間加工磁石では，熱間加工中にc面上に形成された粒界相を介して主相 粒が粒滑りをすることによって，c軸配向した組織になる．そのため，c軸配向，すなわち 磁化向上のためにc面上に形成された粒界相の存在が重要である．また，逆磁区の発生サイ トを減少させるために，主相粒の a 面の面積を低減することも有効であると考えられる．

このためには，主相粒のc軸方向を良く揃え，主相粒のアスペクト比を高めつつ，粒の曲率 をできるだけ大きくすることが挙げられる．それには，粒界相のNd濃度の向上，もしくは Ndと低い温度の共晶反応を示す元素の添加による流動性を高めることが必要である．これ らの特徴を併せて，微量の重希土類添加で高保磁力を発現させる組織としてFig. 6-13に示 すような組織を提案する．

82

Fig. 6-13 Schematic illustration of a suitable microstructure for enhancing the coercivity of the die-upset magnet with small amount of Dy-addition.

83