JP4180049B2 - R−t−b系永久磁石 - Google Patents
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Description
優れた磁気特性を有するR−T−B系永久磁石にもいくつかの技術的な課題がある。その一つが耐食性である。つまり、R−T−B系永久磁石は、主構成元素であるR及びFeが酸化されやすい元素であるために耐食性が劣る。そのため、磁石表面に腐食防止のための保護膜を形成している。保護膜としては、樹脂コーティング、クロメート膜あるいはめっきなどが採用されているが、特にNiめっき、CuめっきあるいはSnめっきに代表される金属めっき層を表面に形成する方法が耐食性および耐磨耗性等に優れており多用されている。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、実際のR−T−B系永久磁石の製造に対して適用が容易であるとともに、硬度の確保にも有効なめっき膜及びそのめっき膜を備えたR−T−B系永久磁石の提供を目的とする。
本発明において、めっき膜のC含有量を0.007≦Cc≦0.18wt%とすることが好ましい。
本発明のR−T−B系永久磁石1は、図1に示すように、磁石素体2と、磁石素体2の表面に被覆されためっき膜3を備えている。本発明は、めっき膜3に特徴を有し、このめっき膜3は0.005<Cc≦0.2wt%のCを含有することにより、めっき膜3に優れた耐食性を付与することができる。また、このような量のCを含有するめっき膜3は、硬度向上の効果を有するとともに、磁石素体2に対するめっき膜3の密着性を向上することができる。C含有量が0.005wt%以下(ゼロを含む)しか含まないと、上記効果を得ることかできない。一方、C含有量が0.2wt%を超えるとめっき膜3にクラックが発生してしまい耐食性を確保することができなくなる。したがって、本発明はめっき膜3に含有するC量を0.005<Cc≦0.2wt%とする。めっき膜3に含有する好ましいC量は0.007≦Cc≦0.18wt%、さらに好ましいC量は0.007≦Cc≦0.15wt%である。
第1めっき層3a及び第2めっき層3bに含有されるCは、第1めっき層3a及び第2めっき層3bの全域でその含有量が均等であってもよいし、含有量が変動してもよい。
めっき膜3中のC含有量は、めっき浴中のC−C結合数を変えることによって変動させることができる。具体的には、めっき浴中の有機官能基の種類を変えることにより、めっき膜3中のC含有量を制御することができる。例えば、めっき浴中に含まれることのある半光沢剤の一種であるHCHOをCH3CHO、さらにはC2H5CHOに変えることによりめっき膜3中のC含有量を変えることができる。また、めっき浴中に含まれることのある光沢剤の濃度を変えることによってもめっき膜3中のC含有量を変えることができる。光沢剤としては、1,5ナフタレンジスルホン酸ナトリウム、1,3,6ナフタレントリスルホン酸ナトリウム等のスルホン酸塩、パラトルエンスルホンアミド、サッカリン、ホルムアルデヒド、1,4ブチンジオール、プロパギルアルコール、エチレンシアンヒドリン等を用いることができる。
R−T−B系永久磁石は、希土類元素(R)を27.0〜35.0wt%含有する。ここで、希土類元素は、Yを含む概念を有しており、したがって本発明のRは、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb、Lu及びYの1種又は2種以上から選択される。磁石素体2の希土類元素の量が27.0wt%未満であると、軟磁性を持つα−Feなどが析出し、保磁力が著しく低下する。また、27.0wt%未満では、焼結性が劣ってくる。一方、希土類元素が35.0wt%を超えるとRリッチ相の量が多くなることにより耐食性が劣化するとともに、主相であるR2T14B結晶粒の体積比率が低下し、残留磁束密度が低下する。したがって、希土類元素の量は27.0〜35.0wt%とする。好ましい希土類元素の量は28.0〜33.0wt%、さらに好ましい希土類元素の量は29.0〜31.0wt%である。
磁石素体2を構成するR−T−B系永久磁石は、よく知られているように、R2Fe14B結晶粒からなる主相と、この主相よりもRを多く含む粒界相とを少なくとも含む焼結体から構成される。この焼結体を得るための好適な製造方法について説明する。
以上のようにして得られた微粉末は磁場中成形に供される。この磁場中成形は、960〜1600kA/m(12〜20kOe)前後の磁場中で、68.6〜147MPa(0.7〜1.5t/cm2)前後の圧力で行なえばよい。
めっき膜3として電解ニッケルめっき膜を形成する場合の典型的なめっき条件として以下のものを適用することができる。ただし、以下はあくまで一例であって、本発明を限定するものではない。
(1)めっき浴:硫酸ニッケル、塩化アンモニウム、ホウ酸
pH:5.6〜5.8
温度:20〜30℃
電流密度:0.5〜5A/dm2
(2)めっき浴(ワット浴):硫酸ニッケル、塩化ニッケル、ホウ酸
pH:4.5〜5.5
温度:40〜60℃
電流密度:1〜7A/dm2
(3)めっき浴:スルファンミン酸ニッケル、臭化ニッケル、ホウ酸
pH:4.0〜5.0
温度:40〜50℃
電流密度:1〜15A/dm2
(1)めっき浴:ピロリン酸銅3水和物、ピロリン酸カリウム、アンモニア
pH:8〜10
温度:50〜60℃
電流密度:2〜6A/dm2
(2)めっき浴:銅塩、リン酸塩、脂肪族ホスホン酸化合物、金属水酸化物
pH:9.5〜10.5
温度:55〜65℃
電流密度:1〜10A/dm2
ジェットミルを用いてこの粗粉末を微粉砕した。微粉砕は、ジェットミル内をN2ガスで置換した後に高圧N2ガス気流を用いて行った。得られた微粉末の平均粒径は4.0μmであった。なお、微粉砕を行なう前に粉砕助剤としてステアリン酸亜鉛を0.01〜0.10wt%添加した。
<めっき膜厚測定>:蛍光X線微小部膜厚計にて膜厚を測定した。膜厚の測定は、試料の平面中心部で行い、5個の試料の平均値とした。
<めっき膜組成分析>:めっき膜のみを剥がし取り、酸素気流中燃焼−赤外吸光法を用いてCおよびS量を分析した。なお試験No.c〜h(2層めっき)については、焼結体からなる試料(磁石素体)に第1めっき層と同一条件にてめっきした単層の試料、および第2めっき層と同一条件にてめっきした単層の試料を用いた。2層めっきの場合、第1めっき層と第2めっき層を分離して組成分析をすることが困難なためである。
<硬度>:ビッカース硬度計により、ビッカース硬度を測定した。5個の試料の平均値である。
<耐食性>:120℃、100%RH、2atm.なる条件にて100hr保持した後の試料表面状態(フクレ、錆)を目視にて観察した。20個の試料中、フクレおよび錆の発生した試料個数の割合にて評価した。
<密着性>:めっき膜に10mmの幅で深さ30〜40μm、長さ20mmの切れ目を2本平行にいれて、2本の切れ目同士を同様の深さの切れ目で結んで、その部分から垂直にめっき膜のみを引き剥がし、そのときの引き剥がし力を測定した。5個の試料の平均値である。
Claims (2)
- R2T14B化合物(ただし、RはYを含む希土類元素の1種又は2種以上、TはFe又はFe及びCoを必須とする1種又は2種以上の遷移金属元素)からなる主相結晶粒と、前記主相結晶粒よりRを多く含む粒界相とを少なくとも含む焼結体からなる磁石素体と、
前記磁石素体表面を被覆する、C含有量をCc(wt%)としたとき、0.005<Cc≦0.2wt%である電解Niめっき膜と、
を備え、
前記電解Niめっき膜は、前記磁石素体表面側に配置される第1めっき層と、前記第1めっき層上に配置される第2めっき層を含み、
前記第1めっき層のSの含有量が酸素気流中燃焼−赤外吸光法による検出限界以下であり、
前記第2めっき層は前記第1めっき層よりもC含有量が0.048wt%以上0.1wt%以下の範囲で少ないことを特徴とするR−T−B系永久磁石。 - 前記第1めっき層のC含有量Cc(wt%)が、0.098≦Cc(wt%)であることを特徴とする請求項1に記載のR−T−B系永久磁石。
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