JPS63147303A - 耐食性永久磁石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 利用産業分野 この発明は、耐食性にすぐれたＦｅ−Ｂ−Ｒ系磁石に係
り、レーザービーム照射による溶融；疑固層を表面に設
け、耐食性を著しく向上させたＦｅ−Ｂ−Ｒ系磁石に関
する。

背景技術 出願人は先に、ＮｄやＰｒを中心とする資源的に盟富な
軽希土類を用いてＢ、Ｆｅを主成分とし、高価なＳｍや
Ｃｏを含有せず、従来の希土類コバルト磁石の最高特性
を大幅に越える新しい高性能永久磁石として、Ｆｅ−Ｂ
−Ｒ系永久磁石を提案した（特開昭５９−４６００８号
公報、特開昭５９−８９４０１号公報）。

前記磁石合金のキュリ一点は、一般に、３００°Ｃ〜３
７０℃であるが、Ｆｓの一部をＣｏにて置換することに
より、より高いキュリ一点を有するＦｅ−Ｂ−Ｒ系永久
磁石を得（特開昭５９−６４７３３号、特開昭５９−１
３２１０４号）、さらに、ｒｌｉＪ記Ｃｏ含有のＦｅ−
Ｂ−Ｒ系希土類７ｉ（久磁石と同等以上のキュリ一点並
びにより高い（ＢＨ）ｍａｘを有し、その温度特性、特
に、ｉＨｃを向上させるため、希」１類元素（Ｒ）とし
てＮｄやＰｌ・等の軽希土類を中心としたＣｏ含有のＦ
ｅ−Ｂ−Ｒ系希土類永久磁石のＲの一部にＤｙ、　Ｔｂ
等の重希土類のうち少なくとも１種を含有することによ
り、２５ＭＧＯｅ以上の極めて高い（ＢＨ）ｍａｘを保
有したままで、ｉＨｃをさらに向上させたＣｏ含有のＦ
ｅ−Ｂ−Ｒ系希」二類永久磁石を提案した（特開昭６０
−３４００５号）した。

しかしながら、上記のすぐれた磁気特性を有するＦｅ−
Ｂ−Ｒ光磁気異方性焼結体からなる永久磁石は主成分と
して、空気中で酸化し次第に安定な酸化物を生成し易い
希土類元素及び鉄を含有するため、磁気回路に組込んだ
場合に、磁石表面に生成する酸化物により、磁気回路の
出力低下及び磁気回路間のばらつきを惹起し、また、表
面酸化物の脱落による周辺機器への汚染の問題があった
。

そこで、出願人は、上記のＦｅ−Ｂ−Ｒ系永久磁石の耐
食性の改善のため、磁石体表面に無電解めっき法あるい
は電解めっき法により耐食性金属めっき層を被覆した永
久磁石（特願昭５８　１６２３５０号）を提案したが、
本めっき法では永久磁石体が焼結体で有孔性のため、こ
の孔内にめっき前処理での酸性溶液またはアルカリ溶液
が残留し、経年変化とともに腐食する恐れがあり、また
磁石体の耐薬品性が劣るため、めっき時に磁石表面が腐
食されて密着性・防蝕性が劣る問題があった。そのため
磁石体表面にスプレー法あるいは浸漬法によって、耐食
性（鼓脂層を被覆した永久磁石を提案（特願昭５８−１
７１９０７号）したがその耐食性が十分でなく苛酷な環
境条件での長時間使用ができない問題があった。

発明の目的 この発明は、Ｆｅ−Ｂ−Ｒ系永久磁石材料の耐食性の改
善をＬＩ的とし、簡単な表面処理を施すことによりすぐ
れた耐食性を発揮するＦｅ−Ｂ−Ｒ系永久磁石を目的と
している。

発明の構成と効果 この発明は、すぐれた耐食性を発揮するＦｅ−Ｂ−Ｒ系
永久磁石を目的に、Ｆｅ−Ｂ−Ｒ系永久磁石体表面に施
す表面処理を踵々検ｔｉｔ　ｔ、た結果、焼結磁石体の
表面に、レーザービームを照射することにより、彼照躬
部が局所的、瞬間的に高温となり、さらに熱伝導により
急冷されて、磁石体表面に極薄層の非晶質状溶融；疑固
層を形成し、磁石体表面をｊ県花化し、磁気特性を劣化
させることなく、耐食性を著しく向上させることができ
ることを知見し、この発明を完成したものである。

すなわち、この発明は、 Ｒ（ＲはＮｄ、　Ｐｒ、　Ｄｙ、　Ｈｏ、　Ｔｂのうち
少なくとも１種あるいはさらに、Ｌａ、　Ｃｅ、　Ｓｍ
、　Ｇｄ、　Ｅｒ、　Ｅｕ、Ｔｍ、　Ｙｂ、　Ｌｕ、　
Ｙのうち少なくとも１種からなる）１０原子％〜３０原
子％、 Ｂ２原子％〜２８原子％、 Ｆｅ　６５原子％〜８０原子％を主成分とし、主相が正
方晶相からなる焼結永久磁石体の表面に、レーザービー
ム照射による溶融凝固層を有するか、 あるいはさらに、 レーザービーム照ｆｌ＝１による溶融凝固層を介して耐
酸化性被覆層を設けたことを特徴とする耐食性永久磁石
である。

レーザービーム照射による溶融凝固層を介して設ける耐
酸化性被覆層には、耐酸化性樹脂層、めっき層あるいは
気相めっき層がある。

この発明によるＦｅ−Ｂ−Ｒ系永久磁石は、（ＢＨ）ｍ
ａｘ２５ＭＧＯｅ以上、かつｉＨｃ　１０　ｋｏｅ以上
を有し、温度６０℃、相対的湿度９０％雰囲気中での長
時間保持試験において、従来の耐酸化性被覆層をｒｆす
るＦｅ−Ｂ−Ｒ系永久磁石より格段にすぐれた耐食性を
有する。

発明の好ましい実施態様 この発明において、レーザービーム照射による焼結磁石
体表面の溶融凝固層の厚みは、１０ｐｍ以下が好ましい
。

この発明において、レーザービーム波長は、表面および
孔部の付着物、油脂、水分に吸収され易ν１５ｐｍ以下
が好ましく、さらに、磁石体への吸収効果のある２ｐｍ
以下の波長を用いることか好ましい。

また、レーザービーム照射は、極表面層の溶融凝固が可
能であれば、いかなる方法でもよく、例え６ば、スポッ
ト状にビームを集光させて磁石体とレーザービームとを
同方向あるいは逆方向に移動させたり、さらには、レー
ザービームを磁石体幅方向に振幅させながら移動させた
り、あるいはレンズ、ミラーを用いて、ビームを拡げて
幅方向に一括照射を行ない、被着予定表面の全面に均一
に照ｑ・Ｉするか、あるいはジグザグ状、蛇行等の種々
照射形態にて照射できる。

また、レーザービームは、レーザー発振器から発振され
て・、コリメータ、レンズにより集光し、光ファイバー
にて所要位置に導いて照射する方法も採用で“きる。

この発明において、レーザービームの照射条件として、
ビームのパワー密度は、 １００ｋＷ／ｍｍ２〜１５００ｋＷ／ｍｍ２の範囲が好
ましく、さらに好ましくは、３００ｋＷ／ｍｍ２〜９０
０ｋＷ／ｒｒｕｎ２である。

この発明における耐酸化性樹脂層には、フッソ樹脂、エ
ポキシ樹脂、熱硬化型アクリル（討脂、アルキド樹脂、
メラミン樹脂、シリコン樹脂等の塗装用合成樹脂あるい
はこれら樹脂の複合樹脂であればよく、さらに、防錆、
塗膜補強改善のト１的で、上記の樹脂中に酸化亜鉛、ク
ロム酸亜鉛、鉛丹などの防２１！１用顔料を有していて
もよく、あるいはベンゾトリアゾールを含有するもので
もよい。

この発明において、樹１指中に含有される」１記の顔料
は、樹脂量に対して、８０％以下でよく、またベンゾト
リアゾール批は樹脂量に対して１％以下の含有でよい。

また、この発明において、永久磁石体表面に耐酸化性樹
脂層の被膜方法としては、スプレー法、浸漬法、粉体静
電塗装法、電着塗装法等により塗布したのち、焼き付け
るものであるが、この樹脂層は５ｐｍ以上あればよく、
２５μｍを越えると製品の寸法精度を得ることが困難と
なるため、２５ｐｍ以下の厚みとすることが好ましい。

また、樹脂層を被着する前に永久磁石体の表面に下地処
理するも良く、下地処理被膜には燐酸亜鉛、燐酸マンガ
ン等の燐酸塩被膜、あるいはクロム酸塩被膜が好ましく
、下地処理の化成被膜厚みは耐食性及び強度、コストの
点より５ｐｍ以下が好ましい。

この発明において、めっき層を被着させるには、３Ｈ＋
１電解めっき法または電解めっき法が利用でき、Ｎｉ、
　Ｃｕ、　Ｚｎ等の金属あるいはその合金めっきあるい
は複合めっき層が好ましく、めっき層厚みとしては、２
５．□ｎ□以下の厚みが好ましい。

この発明において、焼結磁石体の清浄表面に、気相めっ
き薄膜層を被着させるには、真空蒸着、スパッタリング
、イオンブレーティング等の薄膜形成方法が適宜選定利
用できる。また、気相めっき材料としては、Ａｅ、　Ｎ
ｉ、Ｃｒ、　Ｃｕ、　Ｃｏ、Ｚｎ等の金属あるいはその
合金が好ましい。さらに、薄膜層の厚みは、薄膜層の剥
離あるいは機械的強度の低下並びに防蝕性の確保等を考
慮して、２５１ｔｍ以下の厚みが好ましく、さらに好ま
しくは５，１ｍ〜２０ｐｎ□の層厚みである。

永久磁石の成分限定理由 この発明の永久磁石材料に用いる滑十角元素Ｒは、組成
の１０原子％〜３０原子％を占めるが、Ｎｄ、　Ｐｒ、
　Ｄｙ、　Ｈｏ、　Ｔｂのうち少なくとも１種、あるい
はさらに、Ｌａ、　Ｃｅ、　Ｓｍ、、　Ｇｄ、　Ｅｒ、
　Ｅｕ、Ｔｍ、　Ｙｂ、Ｌｕ、　Ｙのうち少なくとも１
挿を含むものが好ましい。

また、通常Ｒのうち１種をもって足りるが、実用上は２
種以」二の混合物（ミツシュメタル、ジジム等）を人手
上の（更宜等の理由により用いることができる。

なお、このＲは純希」１類元素でなくてもよく、工業上
人手可能な範囲で製造上不可避な不純物を含有するもの
でも差支えない。

Ｒは、上記系永久磁石における、必須元素であって、１
０原子％未満では、結晶構造がα−鉄と同一構造の立方
晶組織となるため、高磁気特性、待に高保磁力が得られ
ず、３０原子％を越えると、Ｒリッチな非磁性相が多く
なり、残留磁束密度（Ｂｒ）が低下して、すぐれた特性
の永久磁石が得られない。よって、希土類元素は、１０
原子％〜３０原子％の範囲とする。

Ｂは、この発明による永久磁石における、必須元素であ
って、２原子％未満では、菱面体構造が主相となり、高
い１呆磁力（ｉＨｃ）は得られず、２８原子％を越える
と、Ｂリッチな非磁性相が多くなり、残留磁束密度（Ｂ
ｒ）が低下するため、すぐれた永久磁石が得られない。

よって、Ｂは、２原子％〜２８原子％の範囲とする。

Ｆｅは、上記系永久磁石において、必須元素であり、６
５原子％未満では残留磁束密度（Ｂｒ）が低下し、８０
原子％を越えると、高い保磁力が得られないので、Ｆｅ
は６５原子％〜８０原子％の含有とする。

また、この発明の永久磁石において、Ｆｅの一部をＣｏ
で置換することは、得られる磁石の磁気特性を損うこと
なく、温度特性を改善することができるが、Ｃｏ置換批
がＦｅの２０％を越えると、逆に磁−（特性が劣化する
ため、好ましくない。ＣＯの置換量がＦｅとＣｏの合計
量で５原子％〜１５原子％の場合は、（Ｂｒ）は置換し
ない場合に比較して増加するため、高磁束密度を得るた
めに好ましい。

また、この発明の永久磁石材料は、Ｒ，Ｂ、Ｆｅの他、
工業的生産上不可避的不純物の存在を許容できるが、Ｂ
の一部を４．０原子％以下のＣ１３，５原子％以下のＰ
、２．５原子％以下のＳ、３．５原子％以下のＣｕのう
ち少なくとも１種、合計量で４，０原子％以下で置換す
ることにより、永久磁石の製造性改善、低価格化が可能
である。

また、下記添加元素のうち少なくとも１種は、Ｒ−Ｂ−
Ｆｅ系永久磁石に対してその１呆磁ツバ減磁曲線の角型
性を改善あるいは製造性の改善、低価格化に効果がある
ため添加することができる。

９．５原子％以下のＡ１．４，５原子％以下のＴｉ、９
．５原子％以下のＶ、８．５原子％以下のＣｒ、８．０
原子％以下のＭｎ、５．０原子％以下のＢｉ、９．５原
子％以下のＮｂ、９，５原子％以下のＴａ、９．５原子
％以下のＭｏ、９．５原子％以下のＷ、２．５原子％以
下のｓｂ、７　原子％以下のＧｅ、３．５原子％以下の
Ｓｎ、５．５原子％以下のＺｒ、９．０原子％以下のＮ
ｉ、９゜０原子％以下のＳｉ、１．１原子％以下のＺｎ
、５．５原子％以下のＨｆ、のうち少なくとも１種を添
加含有、但し、２種以」二含有する場合は、そのｈｌｌ
大府有量当該添加元素のうち最大値を有するものの原子
％以下の含有させることにより、永久磁石の高保磁力化
が可能になる。

結晶相は主相が正方品であることが、微細で均一な合金
粉末より、すぐれた磁気特性を有する焼結永久磁石を作
製するのに不可欠である。

また、この発明の永久磁石は平均結晶粒径が１〜８０ｐ
ｍの範囲にある正方品系の結晶構造を（Ｔする化合物を
主相とし、体積比で１％〜５０％の非磁性相（酸化物相
を除く）を含むことを特徴とする。

この発明による永久磁石は、保磁力ｉＨｃ≧１ｋｏｅ、
残留磁束密度Ｂｒ＞４ｋＧ、を示し、最大エネルギー積
（ＢＨ）ｍａｘは、（ＢＨ）ｍａｘ≧１０ＭＧＯｅを示
し、最大値は２５ＭＧＯｅ以上に達する。

また、この発明による永久磁石の凡の主成分が、その５
０％以上をＮｄ及びＰｒを主とする軽希土類金属が占め
る場合で、Ｒ１２原子％〜２０原子％、Ｂ４原子％〜２
４原子％、Ｆｅ　７４原子％〜８０原子％、を主成分と
するとき、（ＢＨ）ｍａｘ　３５ＭＧＯｅ以上のすぐれ
たｌ１ｉｔ気特性を示し、特に軽希土類金属がＮｄの場
合には、その最大値が４５ＭＧＯｅ以上に達する。

また、この発明において、６０′Ｃ１川村温度９０％の
環境に長時間放置する耐食試験で、極めて高い耐食性示
す永久磁石として、 Ｎｄｌｌａｔ％〜１５ａｔ％、Ｄｙ　Ｏ，２ａｔ％〜３
．Ｏａｔ％、かつＮｄとＤｙの総量が１２ａｔ％〜１７
ａｔ％であり、Ｂ　５ａｔ％〜８ａｔ％、Ｇｏ　Ｏ，５
ａｔ％〜１３ａｔ％、Ａｅ　０．５ａｔ％〜４ａＬ％、
Ｃ１０００ｐｐｍ以下を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的
不純物からなる場合が好ましい。

実施例 実施例１ 出発原料として、純度９９．９％の電解鉄、８１９．４
％含有のフェロボロン合金、純度９９６７％以上のＮｄ
、　Ｄｙ、Ｃｏ、Ａｅ、を使用し、これらを配合後高周
波溶解し、その後水冷銅鋳型に鋳造し、１４Ｎｄ−０，
５Ｄｙ−７Ｂ−６Ｃｏ−２Ａｅなる組成（ａｔ％）の鋳
塊を得た。

その後、この鋳塊を微粉砕し、平均粒度３ｐｍの微粉砕
粉を１％た。

この微粉砕粉をプレス装置の金型に装入し、１２ｋＯｅ
の磁界中で配向し、磁界に平行方向に、１．５ｔ／ｃｍ
２の圧力で成形して、得られた成形体を、１１００”Ｃ
１２時間、Ａｒ雰囲気中、の条１！１−で焼結し、さら
に、放冷したのち、Ａｒ雰囲気中で、６００°Ｃ１２時
間の時効処理して、永久磁石を得た。

（）１・られた永久磁石から長さ２ＯｍｍＸ幅１０ｍｍ
ＸＩ・１み８ｍｍ寸法に試験片を切り出した。

レーザー照Ｑ＝Ｉ装置に、照ｎ・１ボツクス内雰囲気ガ
スとしてＡｒガス、１００Ｗ出力のＱスイッチ型ＹＡＧ
レーザーを用い、レンズ焦点間距離１００ｍｍ、波長が
１．００μｍレーザーパワー密度５００ｋＷ／ｍｍ２の
条件で、試験片表面の２０ｍｔｎＸ１０ｍｍ寸法の長方
形部の１／２部分のみ、レーザービームを照射し、照射
面と非照射面とを形成した耐食性評価用試験片を得た。

前記試験片を電子顕微鏡（１５００１音）にて観察した
ところ、レーザービーム非照射面には、数十ｐｍ以下の
内部に貫通する孔が多数存在しているが、レーザービー
ム照射面には、孔が封止されて貫通化はなく、表面に１
〜３ｐｍ厚みの非晶質状の無孔層が形成されていた。

１）ＩＩ記試験片を温度６０℃、相対的湿度９０％雰囲
気中での２００時間保持試験に供したところ、レーザー
ビーム非照射面には、全面に赤２１１１が発生したが、
レーザービーム照射面には、全く発錆がみられなかった
。

実施例２ 実施例１の試験片に、周波数１６ＫＨｚ、デフォーカス
２ｍｍ、振幅２０ｍｍ、の条件にて、実施例１のＹＡＧ
レーザービーム照Ｑ＝１装置を用いて、試験片の全面に
レーザービーム照射を施し、試験片の全面に３〜８ｐｍ
厚みの溶融凝固層を有する焼結磁石体を得た。

さらに、試験片の溶融凝固層」二に、スプレー法にてエ
ポキシ尉脂を塗布し、９０℃、５時間の焼付を行い、表
面に１２〜１８μｘｙ厚みの術脂層を有するこの発明に
よる試験片を得た。

比較として、実施例１の試験片に、レーザービーム照ｎ
・ｊを施すことなく、スプレー法にてエポキシ樹脂を塗
布し、９０゛Ｃ１５時間の焼付を行い、表面に１２〜１
８ｐｍ厚みの樹脂層を有するこの発明による比較試験片
を得た。

前記２種の試験片を、温度６０°Ｃ１相対的湿度９０％
雰囲気中での１０００時間１呆持試験に供し、発！Ｉ’
ｊ状況の観察並びに磁気特性の測定を行った。その結果
を第１表に示す。

第１表から明らかなように、レーザービーム照射を施し
てエポキシ樹脂層を表面に被着したこの発明による永久
磁石は、従来永久磁石に比べて、耐食性が著しくすぐれ
ていることが分かる。

以下余白

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｒ（ＲはＮｄ、Ｐｒ、Ｄｙ）Ｈｏ、Ｔｂのうち少なくと
   も１種あるいはさらに、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｅｒ
   、Ｅｕ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙのうち少なくとも１種か
   らなる）１０原子％〜３０原子％、 Ｂ２原子％〜２８原子％、 Ｆｅ６５原子％〜８０原子％を主成分とし、主相が正方
   晶相からなる焼結永久磁石体の表面に、 レーザービーム照射による溶融凝固層を有することを特
   徴とする耐食性永久磁石。 ２ Ｒ（ＲはＮｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｔｂのうち少なくと
   も１種あるいはさらに、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｅｒ
   、Ｅｕ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙのうち少なくとも１種か
   らなる）１０原子％〜３０原子％、 Ｂ２原子％〜２８原子％、 Ｆｅ６５原子％〜８０原子％を主成分とし、主相が正方
   晶相からなる焼結永久磁石体の表面に、 レーザービーム照射による溶融凝固層を介して耐酸化性
   被覆層を有することを特徴とする耐食性永久磁石。