JP7716416B2 - 磁石、並びにそれを用いた小型デバイス、マイクロアクチュエータ及びセンサー - Google Patents

磁石、並びにそれを用いた小型デバイス、マイクロアクチュエータ及びセンサー

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Description

本開示は、磁石、並びにそれを用いた小型デバイス、マイクロアクチュエータ及びセンサーに関する。
各種電子機器の小型化が求められている中で、それらの機器に組み込まれるマイクロモータやマイクロアクチュエータ等の小型デバイスの開発が進められている。これらデバイスの大きさ及び性能は、デバイスに用いられる永久磁石の磁気特性に大きく影響される。
永久磁石として、高いエネルギー積を有する希土類金属間化合物の膜が注目されている。中でも、ＳｍＣｏ系磁石膜は、キュリー点が高いために磁気特性の熱安定性が求められる用途や、耐候性が高いために信頼性が求められる用途において、多くの需要がある。
例えば特許文献１には、膜面に対して垂直方向に磁化容易軸が配向した垂直磁気異方性を有する薄膜であってＣｕ又はＣｕ合金からなる下地上に形成され、Ｓｍ及びＣｏを含む合金からなることを特徴とするＳｍ－Ｃｏ合金系垂直磁気異方性薄膜が開示されている。
特許第４６１４０４６号
ところで、小型デバイスに用いられる永久磁石膜は、高い表面磁束密度が求められる。しかし、上記特許文献１に開示のＳｍ－Ｃｏ合金系垂直磁気異方性薄膜は、表面磁束密度の点で改善の余地がある。
本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、表面磁束密度の高いＳｍＣｏ系磁石膜を提供することを目的とする。本開示は、表面磁束密度の高い磁石、並びにそれを用いた小型デバイス、マイクロアクチュエータ及びセンサーを提供することを目的とする。
本発明の一側面に係る磁石は、軟磁性材料を含むヨーク部と、ヨーク部の主面上に形成された硬磁性材料を含む磁石部と、を備え、磁石部とヨーク部との界面が凹凸形状である。
本発明の一側面に係る磁石は、ヨーク部と磁石部とを備え、界面が凹凸形状であることで、凹部に対して凸部の磁束密度を大きくすることができる。そのため、このような磁石は、表面磁束密度が高い。
ここで、界面の凹凸形状の凹凸度は、１．０＜凹凸度＜２．０であってもよい。凹凸度が１．０を超えると、凹部に対して凸部の磁束密度を大きくすることができる。凹凸度が２．０未満であると、磁石を製造する熱処理工程において熱処理の温度を低く、時間を短くできる傾向にある。そのため、磁石部の分解を抑制でき、磁束密度が一層向上する。
ヨーク部は、軟磁性材料としてＳｍ２Ｃｏ１７を含有し、磁石部は、硬磁性材料としてＳｍＣｏ５を含有し、Ｓｍ２Ｃｏ１７が、ＳｍＣｏ５の主面上に形成され、ＳｍＣｏ５の結晶方位［００Ｌ］が、ＳｍＣｏ５の厚み方向に配向していてもよい。ＳｍＣｏ５は、キュリー点が７００℃以上と高いため、磁気特性の熱安定性に優れる。ＳｍＣｏ５の結晶方位［００Ｌ］が、膜面に対して垂直方向に配向していることで、高い表面磁束が得られる。そして、ＳｍＣｏ５よりも飽和磁化が高く、かつ軟磁性であるＳｍ２Ｃｏ１７が、下地として存在することで、それらがバックヨークとして作用する。そのため、本発明の一側面に係る磁石は、表面磁束密度が一層向上する。
磁石部の厚みは、１～２００μｍであってよい。硬磁性材料であるＳｍＣｏ５の厚みが１μｍ以上であることで、表面磁束密度が一層向上する傾向にある。磁石部の厚みが２００μｍ以下であることで、本発明の一側面に係る磁石は、小型デバイスに好適に用いることができる。
本発明の他の一側面は、上記磁石を用いた小型デバイスであってよい。本発明の他の一側面は、上記磁石を用いたマイクロアクチュエータであってよい。本発明の他の一側面は、上記磁石を用いたセンサーであってよい。
本発明の他の一側面に係るＳｍＣｏ系磁石膜は、Ｓｍ２Ｃｏ１７膜と、Ｓｍ２Ｃｏ１７膜上に形成されたＳｍＣｏ５膜と、を備え、ＳｍＣｏ５膜の結晶方位［００Ｌ］が、ＳｍＣｏ５膜の厚み方向に配向している。ただし、Ｌは、任意の自然数である。
本発明の他の一側面によれば、ＳｍＣｏ系磁石膜がＳｍ２Ｃｏ１７膜を備え、ＳｍＣｏ５膜の結晶方位［００Ｌ］が、ＳｍＣｏ５膜の厚み方向に配向しているため、表面磁束密度の高いＳｍＣｏ系磁石膜を提供することができる。
ここで、ＳｍＣｏ５膜の厚みは、１～２０μｍであってよい。
本発明の一側面によれば、表面磁束密度の高い磁石、並びにそれを用いた小型デバイス、マイクロアクチュエータ及びセンサーが提供される。
本発明の他の一側面によれば、表面磁束密度の高いＳｍＣｏ系磁石膜が提供される。
本発明の一実施形態に係る磁石の模式断面図である。 本発明の一実施形態に係る磁石の断面のＳＥＭ写真から切り出された部分の模式図である。 本発明の一実施形態に係るＳｍＣｏ系磁石膜の模式断面図である。 本発明の一実施形態に係るＳｍＣｏ系磁石の模式断面図である。 ラジアル配向の有無を確認するための測定箇所の模式図である。 本発明の一実施形態に係るＳｍＣｏ系磁石膜の製造方法の模式断面図である。 本発明の一実施形態に係るＳｍＣｏ系磁石膜の製造方法の模式断面図である。 本発明の一実施形態に係るＳｍＣｏ系磁石の製造方法の模式断面図である。 実施例２で得られたＳｍＣｏ系磁石膜のＳｍＣｏ５膜に対してＸ線を照射することで得られたＸ線回折プロファイルである。 実施例１０で得られたＳｍＣｏ系磁石に対してＥＢＳＤ法を行うことで得られた極点図である。
＜磁石＞
図面を参照して一実施形態に係る磁石について説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る磁石２００は、軟磁性材料を含むヨーク部１５と、ヨーク部１５の主面上に形成された硬磁性材料を含む磁石部１７と、を備える。
ヨーク部１５は、軟磁性材料を含む。軟磁性材料としては、例えば、金属Ｃｏ、金属Ｆｅ及び金属Ｎｉ並びにこれらを含む合金及び化合物が挙げられる。このような合金としては、例えば、Ｓｍ２Ｃｏ１７及びケイ素鋼が挙げられる。このような化合物としては、例えば、フェライトが挙げられる。
ヨーク部１５に含まれる軟磁性材料の割合は、例えば、８０質量％以上、８５質量％以上、９０質量％以上、又は９５質量％以上であってもよい。
ヨーク部１５の厚さは、特に制限されず、用途に応じて適宜選択することができるが、例えば、０．００１０～１ｍｍとすることができる。
磁石部１７は、硬磁性材料を含む。硬磁性材料としては、例えば、ＳｍＣｏ５、Ｓｍ５Ｆｅ１７（Ｎｄ５Ｆｅ１７型の結晶構造をとるＳｍ及びＦｅの合金）、ＳｍＦｅ７（ＴｂＣｕ７型の結晶構造をとるＳｍ及びＦｅの合金）、Ｓｍ２Ｆｅ１７Ｎ３（Ｐｒ２Ｍｎ１７Ｃ１．７７型の結晶構造をとるＳｍ、Ｆｅ及びＮの合金）、ＳｍＦｅ１２（ＴｈＭｎ１２型の結晶構造をとるＳｍ及びＦｅの合金）、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ（Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ型の結晶構造をとるＮｄ、Ｆｅ及びＢの合金）が挙げられる。これら合金に含まれる原子の原子比は、化学量論比からずれていてもよい。
磁石部１７に含まれる硬磁性材料の割合は、例えば、８０質量％以上、８５質量％以上、９０質量％以上、又は９５質量％以上であってもよい。
磁石部１７の厚さは、磁石２００の表面磁束密度が一層向上する傾向にあることから、１μｍ以上であることが好ましく、２μｍ以上であることがより好ましく、５μｍ以上であることが更に好ましい。磁石部１７の厚さは、磁石２００が小型デバイスに好適に用いることができることから、２００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以下であることがより好ましく、２０μｍ以下であることが更に好ましい。磁石部１７の厚さは、磁石２００を樹脂で包埋し、得られたサンプルを研磨することで樹脂から磁石２００の断面を露出させ、露出した磁石２００の断面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察することで測定できる。
磁石部１７とヨーク部１５との界面は、凹凸形状である。界面の形状は、磁石２００を樹脂で包埋し、得られたサンプルを研磨することで、樹脂から磁石２００の断面を露出させ、露出した磁石２００の断面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察することで測定できる。
磁石部１７とヨーク部１５との界面の凹凸度は、１．０＜凹凸度＜２．０であることが好ましく、１．１５＜凹凸度＜１．６であることがより好ましく、１．２＜凹凸度＜１．５であることが更に好ましい。凹凸度が１．０を超えると、凹部に対して凸部の磁束密度を大きくすることができる。凹凸度が２．０未満であると、磁石２００を製造する熱処理工程において熱処理の温度を低く、時間を短くできる傾向にある。そのため、磁石部１７の分解を抑制でき、磁束密度が一層向上する。
磁石部１７とヨーク部１５との界面の凹凸度は、界面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察することで測定できる。具体的には、磁石２００を樹脂で包埋し、得られたサンプルを研磨することで、樹脂から磁石２００の断面を露出させる。断面をＳＥＭにより観察して反射電子像を得る。反射電子像を得る際の加速電圧は１０～１５ｋＶ、ＷＤ（ワーキングディスタンス）は１０～１５ｍｍとする。得られた反射電子像から解析に供する部分（四角形）を切り出し、切り出した画像を解析することで凹凸度を算出する。図２は、磁石２００の断面のＳＥＭ写真（反射電子像）から切り出された部分の模式図である。反射電子像の切り出しは、図２に示すように、切り出した画像のある一辺及びその辺の反対側の辺と、磁石部１７及びヨーク部１５の界面Ｂ１とがそれぞれ交わり（ｂ１及びｂ２）、残りの２辺の間に界面Ｂ１が収まるように行う。また、反射電子像の切り出しは、後述するｂ１及びｂ２を結ぶ直線の長さが１００μｍ以上となるように行う。切り出した画像は、画質調整、２値化処理、及びエッジ(輪郭)抽出処理を施す。そして、切り出した画像において界面Ｂ１の一端ｂ１からもう一端ｂ２までの長さを測定する。また、ｂ１及びｂ２を結ぶ直線の長さを測定する。長さの基準にはスケールバーに表示される長さを用いる。界面Ｂ１の長さを、ｂ１及びｂ２を結ぶ直線の長さで除することで凹凸度が算出できる。測定倍率は、１０００倍である。ＳＥＭによる観察の箇所は、２箇所以上とし、一部分のみの解析にならないようにする。凹凸度は、２箇所以上の画像それぞれから得られる凹凸度の平均値とする。
磁石２００の用途は、特に制限されないが、磁石２００は表面磁束密度が高いことから、例えば、小型デバイスに好適である。小型デバイスとしては、マイクロモータ、マイクロアクチュエータ及びセンサーが好適である。
＜ＳｍＣｏ系磁石膜＞
上記実施形態に係る磁石の一例として、一実施形態に係るＳｍＣｏ系磁石膜について説明する。図面を参照して一実施形態に係るＳｍＣｏ系磁石膜について説明する。
図３に示すように、本実施形態に係るＳｍＣｏ系磁石膜１００（以下、「磁石膜１００」ともいう）は、Ｍｏ基板１０と、Ｍｏ基板１０上に形成されＳｍ２Ｃｏ１７膜２０と、Ｓｍ２Ｃｏ１７膜２０上に形成されたＳｍＣｏ５膜３０と、を備える。磁石膜１００において、Ｓｍ２Ｃｏ１７膜２０がヨーク部であり、ＳｍＣｏ５膜３０が磁石部である。
Ｍｏ基板１０は、金属Ｍｏ板である。Ｍｏ基板におけるＭｏの純度は、９９質量％以上であってもよく、９９．９９８質量％以上であってもよい。Ｍｏ基板１０の下には、他の基材を有していてもよい。
Ｍｏ基板１０の厚さは、特に制限されず、用途に応じて適宜選択することができるが、例えば、０．００１０～０．５ｍｍとすることができる。
Ｓｍ２Ｃｏ１７膜２０は、Ｓｍ２Ｃｏ１７を主相として含む。Ｓｍ２Ｃｏ１７は、Ｔｈ２Ｚｎ１７型の結晶構造をとる、Ｓｍ及びＣｏの合金である。Ｓｍ２Ｃｏ１７におけるＳｍ原子とＣｏ原子の比は、化学量論比からずれていてもよい。Ｓｍ２Ｃｏ１７におけるＳｍ原子とＣｏ原子の比は、例えば、磁気特性の向上などのために様々な元素を添加すると、必ずしも化学量論比とならない場合がある。そのため、Ｓｍ２Ｃｏ１７は、Ｔｈ２Ｚｎ１７型の結晶構造をとっていれば、Ｓｍ原子とＣｏ原子の比が化学量論比からずれていてもよい。
本願明細書において、「主相として」とは、膜において最も質量割合が多いことをいう。Ｓｍ２Ｃｏ１７膜２０は、Ｓｍ２Ｃｏ１７とは異なる相、例えば、他の結晶相、及び、粒界相を有していてもよい。Ｓｍ２Ｃｏ１７膜２０におけるＳｍ２Ｃｏ１７の割合は、例えば、７０質量％以上、８０質量％以上、９０質量％以上、又は９５質量％以上であってよい。
Ｓｍ２Ｃｏ１７膜２０の厚さは、特に制限されず、用途に応じて適宜選択することができるが、例えば、１～１００μｍとすることができる。Ｓｍ２Ｃｏ１７膜２０の厚さは、磁石膜１００を樹脂で包埋し、得られたサンプルを研磨することで、樹脂から磁石膜１００の断面を露出させ、露出した磁石膜１００の断面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察することで測定できる。
ＳｍＣｏ５膜３０は、ＳｍＣｏ５を主相として含む。ＳｍＣｏ５は、ＣａＣｕ５型の結晶構造をとる、Ｓｍ及びＣｏの合金である。ＳｍＣｏ５におけるＳｍ原子とＣｏ原子の比は、化学量論比からずれていてもよい。ＳｍＣｏ５におけるＳｍ原子とＣｏ原子の比は、例えば、磁気特性の向上などのために様々な元素を添加すると、必ずしも化学量論比とならない場合がある。そのため、ＳｍＣｏ５は、ＣａＣｕ５型の結晶構造をとっていれば、Ｓｍ原子とＣｏ原子の比が化学量論比からずれていてもよい。
ＳｍＣｏ５膜３０は、ＳｍＣｏ５とは異なる相、例えば、他の結晶相、及び、粒界相を有していてもよい。ＳｍＣｏ５膜３０におけるＳｍＣｏ５の割合は、例えば、７０質量％以上、８０質量％以上、９０質量％以上、又は９５質量％以上であってよい。異相としては、例えば、ＳｍＣｏ５と比較してＳｍの含有割合が高いＳｍリッチ相が挙げられる。
ＳｍＣｏ５膜３０の結晶方位［００Ｌ］は、ＳｍＣｏ５膜の厚み方向、すなわち、膜面Ａ１と垂直な方向に配向している。Ｌは、任意の自然数である。Ｌがいずれの場合でも同じ方向を指す。Ｌは例えば２である。
ＳｍＣｏ５膜の結晶方位［００Ｌ］が、ＳｍＣｏ５膜の厚み方向に配向しているとは、（１）式に定義される配向度が５０％以上であることを意味する。この配向度は、ベクトル補正したロットゲーリング法に基づくものであり、ＳｍＣｏ５膜の結晶面（ｈｋｌ）に基づく回折ピークの和に対する、結晶方位［００Ｌ］成分に基づく回折ピークの和の割合を示す。配向度は、磁石膜１００の表面磁束密度が一層向上することから、６０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましく、７５％以上であることが更に好ましい。
（１）式におけるＩは、ＳｍＣｏ５膜３０にＸ線を照射したときの結晶面（ｈｋｌ）に基づく回折ピークの強度である。各回折ピークはミラー指数で表されるいずれかの結晶面に帰属される。ＳｍＣｏ５膜の結晶面の例は、２θが３０～６０°の場合は（００２）面、（００２）面に対して斜めの面である（１１１）面、（００２）に対して垂直な面である（１１０）面、等である。
下記式（１）において、右辺の分数の分子は、各ピークの強度Ｉと、各ピークの結晶面に対して与えられるベクトル補正係数βとの積を、２θ＝３０～６０°の範囲に観察されるＳｍＣｏ５膜の各回折ピークについて総和した値である。
ベクトル補正係数βは、基準面である（００Ｌ）面と、各結晶面（ｈｋｌ）とがなす角θの余弦（ｃｏｓθ）であり、後述するように結晶面（ｈｋｌ）ごとに異なる値である。
一方、右辺の分数の分母は、２θ＝３０～６０°の範囲におけるＳｍＣｏ５膜の各回折ピークの強度Ｉの総和である。
ＳｍＣｏ５膜３０の厚さは、磁石膜１００の表面磁束密度が一層向上することから、１μｍ以上であることが好ましく、２μｍ以上であることが好ましく、５μｍ以上であることがより好ましく、ＳｍＣｏ５膜３０の厚さの上限値は、特に制限されないが、例えば、２００μｍ以下であってよく、１００μｍ以下であってよく、２０μｍ以下であってもよい。ＳｍＣｏ５膜３０の厚さは、磁石膜１００を樹脂で包埋し、得られたサンプルを研磨することで、樹脂から磁石膜１００の断面を露出させ、露出した磁石膜１００の断面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察することで測定できる。
ＳｍＣｏ５膜３０におけるＳｍ２Ｃｏ１７膜２０と接する面とは反対側の膜面Ａ１は、その一部又は全部がＳｍ２Ｏ３によって覆われていてもよく、覆われていなくてもよい。
Ｓｍ２Ｃｏ１７膜２０及びＳｍＣｏ５膜３０との合計厚みは、特に制限されず用途に応じて適宜変更することができるが、例えば、０．００２～０．２ｍｍであってよい。
磁石膜１００は、Ｍｏ基板１０を有さなくてもよい。例えば、製造後に、Ｍｏ基板をエッチング等によって除去することも可能である。
磁石膜１００は、Ｍｏ基板１０に代えてＣｏ基板を有していてもよい。Ｃｏ基板におけるＣｏの純度は、Ｍｏ基板におけるＭｏの純度と同様であってもよい。Ｃｏ基板の厚さは、Ｍｏ基板と同様であってもよい。
磁石膜１００の平面形状は、特に制限されず、用途に応じて適宜設定することができる。Ｚ軸方向から見た磁石膜１００の形状は、例えば、正方形、長方形及び円形であってよい。Ｚ軸方向から見た磁石膜１００の形状が正方形である場合、その一辺の長さは、例えば、０．１～１００ｍｍであってよい。Ｚ軸方向から見た磁石膜１００の形状が長方形である場合、その長辺方向の長さは、例えば、１～１００ｍｍであってよく、その短辺方向の長さは、例えば、０．１～５０ｍｍであってよい。Ｚ軸方向から見た磁石膜１００の形状が円形である場合、その直径は、例えば、０．１～５０ｍｍであってよい。
磁石膜１００の表面磁束密度は、５ｍＴ以上であることが好ましく、７ｍＴ以上であることがより好ましく、１０ｍＴ以上であることが更に好ましい。磁石膜１００の表面磁束密度は、磁石膜１００のＳｍＣｏ５膜の膜面Ａ１にホール素子のプローブを接触させて膜面Ａ１をなぞり、出力される電圧を磁束密度に換算することで測定できる。
磁石膜１００の用途は、特に制限されないが、磁石膜１００は表面磁束密度が高いことから、例えば、センサー、マイクロモータ及びマイクロアクチュエータが好適である。磁石膜１００の用途は、特に制限されないが、磁石膜１００は表面磁束密度が高いことから、小型デバイスが好適である。
（作用効果）
磁石膜１００は、ＳｍＣｏ５よりも飽和磁化が高く、且つ、軟磁性であるＳｍ２Ｃｏ１７膜２０を備える。それにより、Ｓｍ２Ｃｏ１７膜２０が磁束を集めるバックヨークとして作用する。更に、ＳｍＣｏ５膜３０の結晶方位［００Ｌ］がＳｍＣｏ５膜３０の厚み方向に配向している、つまり、ＳｍＣｏ５の磁化容易軸である結晶方位［００Ｌ］と、ＳｍＣｏ５膜３０の膜の厚み方向（膜面Ａ１に垂直な方向（Ｚ軸方向））とが一致することで、磁石膜１００の表面磁束密度が高くなる。また、ＳｍＣｏ５のキュリー点は、７００℃以上と高いため、熱安定性に優れる。
＜円柱状のＳｍＣｏ系磁石＞
上記実施形態に係る磁石の一例として、一実施形態に係る円柱状のＳｍＣｏ系磁石について図面を参照して説明する。
図４は、本実施形態に係る円柱状のＳｍＣｏ系磁石３００（以下、「磁石３００」ともいう）の軸方向に直交する断面の模式図である。磁石３００は、Ｃｏ基材１２と、Ｃｏ基材１２上に形成されたＳｍ２Ｃｏ１７膜２０と、Ｓｍ２Ｃｏ１７膜２０上に形成されたＳｍＣｏ５膜３０と、を備える。磁石３００において、Ｃｏ基材１２及びＳｍ２Ｃｏ１７膜２０がヨーク部であり、ＳｍＣｏ５膜３０が磁石部である。
Ｃｏ基材１２の直径は、特に制限されず、用途に応じて適宜選択することができるが、例えば、０．１～２．０ｍｍとすることができる。Ｃｏ基材１２におけるＣｏの純度は、上記実施形態に係る磁石膜１００のＭｏ基板におけるＭｏの純度と同様であってもよい。
本実施形態に係るＳｍ２Ｃｏ１７膜２０及びＳｍＣｏ５膜３０は、上記実施形態に係る磁石膜１００におけるＳｍ２Ｃｏ１７膜２０及びＳｍＣｏ５膜３０と同様であってもよい。
ＳｍＣｏ５膜３０の結晶方位［００Ｌ］は、磁石３００の表面磁束密度が一層向上することから、磁石３００においてラジアル配向していることが好ましい。ラジアル配向の有無は以下のように確認できる。すなわち、磁石３００を樹脂で包埋する。樹脂の一部を研磨することで、円柱状の磁石３００の軸方向に直交する断面を樹脂から露出させる。露出した断面のＳｍＣｏ５において、ＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋ Ｓｃａｔｔｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎｓ）法によりＳｍＣｏ５の結晶方位の配向を測定する。測定箇所は、図５に示すとおり、露出した略円形の断面のＳｍＣｏ５において、断面の重心における法線方向に対し垂直なＹ方向に離れた箇所Ｙ１と、Ｙ方向と反対の－Ｙ方向に離れた箇所Ｙ２と、Ｙ方向に対し垂直なＸ方向に離れた箇所Ｘ１と、Ｘ方向と反対の－Ｘ方向に離れた箇所Ｘ２の計４つとする。Ｙ１においては、ＸＺ平面を正面として－Ｙ方向に向かってＹ１を観察した場合のＳｍＣｏ５の結晶方位［００Ｌ］の極点図を得る。Ｙ２においては、ＸＺ平面を正面としてＹ方向に向かってＹ２を観察した場合のＳｍＣｏ５の結晶方位［００Ｌ］の極点図を得る。Ｘ１においては、ＹＺ平面を正面として－Ｘ方向に向かってＸ１を観察した場合のＳｍＣｏ５の結晶方位［００Ｌ］の極点図を得る。Ｘ２においては、ＹＺ平面を正面としてＸ方向に向かってＸ２を観察した場合のＳｍＣｏ５の結晶方位［００Ｌ］の極点図を得る。極点図は、ステレオ投影法で結晶方位を表示した図である。それぞれの極点図において、中央に点が打たれている場合に、ＳｍＣｏ５の結晶方位［００Ｌ］が、円柱状の磁石３００においてラジアル配向していると判断する。
磁石３００の高さは、例えば、５～３０ｍｍであってよい。磁石３００の直径は、例えば、０．５～３ｍｍであってよい。磁石３００の表面磁束密度は、磁石膜１００と同様であってよい。磁石３００の用途は、磁石膜１００と同様であってよい。
＜ＳｍＣｏ系磁石膜の製造方法＞
｛第一実施形態｝
次に、一実施形態に係るＳｍＣｏ系磁石膜の製造方法について詳述する。本実施形態に係るＳｍＣｏ系磁石膜の製造方法は、例えば、Ｓｍ源及びＣｏ源を含む第１のめっき浴中にＭｏ基板１０を浸漬し、電解めっき法によりＭｏ基板１０の少なくとも一方の主面上にＳｍ２Ｃｏ１７膜を形成する工程（以下、「第１の電解めっき工程」ともいう。）と、得られた積層膜５０をＳｍ源及びＣｏ源を含む第２のめっき浴中に浸漬し、電解めっき法により少なくともＳｍ２Ｃｏ１７膜のＭｏ基板１０と接する主面とは反対の主面上に未配向ＳｍＣｏ５膜を形成する工程（以下、「第２の電解めっき工程」ともいう。）と、得られた合金膜を加熱する工程と、を備え、第２のめっき浴におけるＳｍ源に対するＣｏ源のモル比が、第１のめっき浴におけるＳｍ源に対するＣｏ源のモル比よりも小さい、方法であってよい。
（第１及び第２の電解めっき工程）
図６は、一実施形態に係るＳｍＣｏ系磁石膜の製造方法の模式断面図である。第１の電解めっき工程では、図６（ａ）に示すＭｏ基板１０主面上に電解めっき法によりＳｍ２Ｃｏ１７膜２０を形成し、図６（ｂ）に示す、Ｍｏ基板１０及びＳｍ２Ｃｏ１７膜２０を有する積層膜５０を得る。図６（ｂ）では、Ｓｍ２Ｃｏ１７膜は、Ｍｏ基板１０の一方の主面上にのみ図示されているが、Ｓｍ２Ｃｏ１７膜は、Ｍｏ基板１０のもう一方の主面上及びＭｏ基板１０の側面上に形成されていてもよい。
第２の電解めっき工程では、少なくともＳｍ２Ｃｏ１７膜のＭｏ基板１０と接する主面とは反対の主面上に未配向ＳｍＣｏ５膜を形成する。それにより、図６（ｃ）に示す、Ｍｏ基板１０、Ｓｍ２Ｃｏ１７膜２０及び未配向ＳｍＣｏ５膜４０をこの順に有する合金膜７０を得る。図６（ｃ）では、未配向ＳｍＣｏ５膜は、Ｓｍ２Ｃｏ１７膜のＭｏ基板１０と接する主面とは反対の主面上にのみ図示されているが、未配向ＳｍＣｏ５膜は、Ｍｏ基板１０のもう一方の主面上及びＭｏ基板１０の側面上に形成されていてもよい。
第１の電解めっき工程では、Ｓｍ源及びＣｏ源を含むめっき浴にＭｏ基板１０を浸し、Ｍｏ基板１０をカソードとし、カソードとアノードとの間に電流を流すことで、Ｍｏ基板１０の主面上においてＳｍイオン及びＣｏイオンが還元析出し、Ｍｏ基板１０の主面上にＳｍ２Ｃｏ１７膜２０が形成される。
第２の電解めっき工程では、Ｓｍ源及びＣｏ源を含むめっき浴に積層膜５０を浸し、積層膜５０をカソードとし、カソードとアノードとの間に電流を流すことで、Ｓｍ２Ｃｏ１７膜２０の主面上においてＳｍイオン及びＣｏイオンが還元析出し、Ｓｍ２Ｃｏ１７膜２０の主面上に未配向ＳｍＣｏ５膜４０が形成される。
第１及び第２の電解めっき工程におけるめっき浴は、Ｓｍ源及びＣｏ源と、Ｓｍ源以外の無機塩との溶融塩であってよい。
Ｓｍ源としては、例えば、ＳｍＣｌ３及びＳｍＦ３が挙げられる。Ｃｏ源としては、例えば、ＣｏＣｌ２及びＣｏＦ２が挙げられる。Ｓｍ源及びＣｏ源は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
Ｓｍ源及びＣｏ源以外の無機塩としては、例えば、ＫＣｌ、ＬｉＣｌ及びＮａＣｌが挙げられる。これらの無機塩は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
第１の電解めっき工程におけるＳｍ源に対するＣｏ源のモル比は、１．３以上であってよく、Ｓｍ２Ｃｏ１７膜２０を効率的に形成する観点から、１．４以上であることが好ましい。第１の電解めっき工程におけるＳｍ源に対するＣｏ源のモル比は、１．５以下であってよい。
第２の電解めっき工程におけるＳｍ源に対するＣｏ源のモル比は、１．１以下であってよく、ＳｍＣｏ５膜４０を効率的に形成する観点から、１．０以下であることが好ましい。第２の電解めっき工程におけるＳｍ源に対するＣｏ源のモル比は、０．９以上であってよい。
Ｓｍ源及びＣｏ源と、Ｓｍ源及びＣｏ源以外の無機塩とに占めるＳｍ源の割合は、めっき浴に含まれるＳｍ源及びＣｏ源のモル数と、Ｓｍ源及びＣｏ源以外の無機塩とのモル数の合計を基準として、例えば、０．０５～２モル％であってよい。Ｓｍ源及びＣｏ源と、Ｓｍ源及びＣｏ源以外の無機塩とに占めるＣｏ源の割合は、めっき浴に含まれるＳｍ源及びＣｏ源のモル数と、Ｓｍ源及びＣｏ源以外の無機塩とのモル数の合計を基準として、例えば、０．０２５～１モル％であってよい。
めっき浴の調整は、例えば、無機塩を乾燥することで脱水し、次いで、後述するめっき温度まで加熱することで無機塩を溶融させ、その後、溶融した無機塩に対してＳｍ源及びＣｏ源を添加することにより行ってよい。
第１及び第２の電解めっき工程で用いられるアノードの材質としては、アノードとして電解めっきにおいて用いられるものであれば特に制限されないが、例えば、グラファイト、グラッシーカーボン、及びＭｏが挙げられる。アノードの形状は、特に制限されないが、例えば、直方体形状であってよい。アノードが直方体形状である場合、アノードの厚さは、例えば、０．１～１０ｍｍであってよく、長辺方向の長さは、例えば、１０～１００ｍｍであってよく、短辺方向の長さは、例えば、１～５０ｍｍであってよい。
第１及び第２の電解めっき工程におけるめっき温度は、無機塩が溶融する温度以上であれば特に制限されないが、Ｓｍ２Ｃｏ１７膜２０及び未配向ＳｍＣｏ５膜４０を効率的に形成する観点から、４００℃以上であることが好ましく、５００℃以上であることがより好ましく、６００℃以上であることが更に好ましい。ここで、めっき温度は、めっきをする際のめっき浴の温度を指す。
第１及び第２の電解めっき工程の電解方式は、定電流であってよい。電解めっき工程における電流値は、Ｓｍ２Ｃｏ１７膜２０及び未配向ＳｍＣｏ５膜４０を効率的に形成する観点から、０．０５Ａ以上であることが好ましく、０．１Ａ以上であることがより好ましく、０．２Ａ以上であることが更に好ましい。
第１及び第２の電解めっき工程のめっき時間は、必要な厚みのＳｍ２Ｃｏ１７膜２０及び未配向ＳｍＣｏ５膜４０を形成できれば電流値に応じて適宜変更することができ、また、効率の観点から必要以上に長く設定する必要はないが、例えば、１分～６０分であってよい。
Ｓｍ２Ｃｏ１７膜２０は、Ｓｍ２Ｃｏ１７を主相として含むことが好ましい。Ｓｍ２Ｃｏ１７膜２０は、主相とは異なる結晶相（異相）や粒界を有していてもよい。主相の割合は、例えば、５０質量％以上、７０質量％以上、又は９０質量％以上であってよい。異相としては、例えば、Ｓｍ２Ｃｏ１７と比較してＳｍの含有割合が高いＳｍリッチ相が挙げられる。
未配向ＳｍＣｏ５膜４０は、ＳｍＣｏ５を主相として含むことが好ましい。未配向ＳｍＣｏ５膜４０は、主相とは異なる結晶相（異相）や粒界を有していてもよい。主相の割合は、例えば、５０質量％以上、７０質量％以上、又は９０質量％以上であってよい。異相としては、例えば、ＳｍＣｏ５と比較してＳｍの含有割合が高いＳｍリッチ相が挙げられる。
得られた合金膜７０は、後述する加熱工程の前に洗浄されてよい。洗浄方法は、特に制限されないが、例えば、エタノール等の有機溶媒及び水が挙げられる。
（加熱工程）
加熱工程では、合金膜７０を保持温度となるまで加熱し、合金膜７０の主面に対して垂直方向に磁場を印加しながら合金膜７０を保持温度で加熱し、合金膜７０の主面に対して垂直方向に磁場を印加しながら冷却する。それにより、未配向ＳｍＣｏ５膜４０の結晶方位［００Ｌ］の配向が変化し、未配向ＳｍＣｏ５膜４０から、結晶方位［００Ｌ］がＳｍＣｏ５膜の厚み方向に配向しているＳｍＣｏ５膜３０が形成される。
加熱工程における昇温速度は、特に制限されないが、例えば、０．１～１００℃／秒であってよい。保持温度は、磁石膜１００の表面磁束密度が一層向上することから、８００℃以上であることが好ましく、８５０℃以上であることがより好ましく、９００℃以上であることが更に好ましい。降温速度は、磁石膜１００の表面磁束密度が一層向上することから、５℃／秒以上であることが好ましく、１０℃／秒以上であることがより好ましく、２０℃／秒以上であることが更に好ましい。温度を保持する過程及び冷却する過程における印加磁場は、特に制限されないが、例えば、２～３Ｔであってよい。
加熱工程における保持時間は、ＳｍＣｏ５膜３０の表面磁束密度の低下が一層抑制されることから、６０秒以下であることが好ましく、３０秒以下であることがより好ましく、１５秒以下であることが更に好ましい。
加熱工程の雰囲気は、特に制限されないが、酸化を抑制する観点から、不活性ガス雰囲気であることが好ましく、不活性ガスとしては、例えば、Ａｒ及びＮ２が挙げられる。
｛第二実施形態｝
他の実施形態に係るＳｍＣｏ系磁石膜の製造方法について詳述する。本実施形態に係るＳｍＣｏ系磁石膜の製造方法は、例えば、Ｓｍ源を含むめっき浴中にＣｏ基板１２を浸漬し、電解めっき法によりＣｏ基板１２の少なくとも一方の主面上にＳｍＣｏ２膜２５を形成する電解めっき工程と、得られた積層膜５１を加熱する工程と、を備える方法であってよい。
図７は、一実施形態に係るＳｍＣｏ系磁石膜の製造方法の模式断面図である。電解めっき工程では、図７（ａ）に示すＣｏ基板１２主面上に電解めっき法によりＳｍＣｏ２膜２５を形成し、図７（ｂ）に示すＣｏ基板１２及びＳｍＣｏ２膜２５を有する積層膜５１を得る。
ＳｍＣｏ２膜２５は、ＳｍＣｏ２を主相として含むことが好ましい。ＳｍＣｏ２は、ＭｇＣｕ２型の結晶構造をとる、Ｓｍ及びＣｏの合金である。ＳｍＣｏ２におけるＳｍ原子とＣｏ原子の比は、化学量論比からずれていてもよい。ＳｍＣｏ２におけるＳｍ原子とＣｏ原子の比は、例えば、磁気特性の向上などのために様々な元素を添加すると、必ずしも化学量論比とならない場合がある。そのため、ＳｍＣｏ２は、ＭｇＣｕ２型の結晶構造をとっていれば、Ｓｍ原子とＣｏ原子の比が化学量論比からずれていてもよい。
ＳｍＣｏ２膜２５は、主相とは異なる結晶相（異相）や粒界を有していてもよい。主相の割合は、例えば、５０質量％以上、７０質量％以上、又は９０質量％以上であってよい。異相としては、例えば、ＳｍＣｏ２と比較してＳｍの含有割合が高いＳｍリッチ相が挙げられる。
図７（ｂ）では、ＳｍＣｏ２膜２５は、Ｃｏ基板１２の一方の主面上にのみ図示されているが、ＳｍＣｏ２膜２５は、Ｃｏ基板１２のもう一方の主面上及びＣｏ基板１２の側面上に形成されていてもよい。
電解めっき工程では、Ｓｍ源を含むめっき浴にＣｏ基板１２を浸し、Ｃｏ基板１２をカソードとし、カソードとアノードとの間に電流を流すことで、Ｃｏ基板１２の主面上においてＳｍイオンが還元析出し、Ｃｏ基板１２の主面上にＳｍＣｏ２膜２５が形成される。
電解めっき工程におけるめっき浴は、Ｓｍ源と、Ｓｍ源以外の無機塩との溶融塩であってよい。
Ｓｍ源及びＳｍ源以外の無機塩としては、第一実施形態に係るＳｍＣｏ系磁石膜の製造方法と同様のＳｍ源及びＳｍ源以外の無機塩を用いることができる。
Ｓｍ源と、Ｓｍ源以外の無機塩とに占めるＳｍ源の割合は、めっき浴に含まれるＳｍ源のモル数と、Ｓｍ源以外の無機塩のモル数との合計を基準として、例えば、０．０５～２モル％であってよい。
めっき浴の調整は、例えば、無機塩を乾燥することで脱水し、次いで、後述するめっき温度まで加熱することで無機塩を溶融させ、その後、溶融した無機塩に対してＳｍ源を添加することにより行ってよい。
電解めっき工程で用いられるアノードの材質及び形状は、第一実施形態に係るＳｍＣｏ系磁石膜の製造方法と同様であってよい。
電解めっき工程におけるめっき温度は、無機塩が溶融する温度以上であれば特に制限されないが、ＳｍＣｏ２膜２５を効率的に形成する観点から、４００℃以上であることが好ましく、５００℃以上であることがより好ましく、６００℃以上であることが更に好ましい。ここで、めっき温度は、めっきをする際のめっき浴の温度を指す。
電解めっき工程の電解方式は、定電流であってよい。電解めっき工程における電流値は、第一実施形態に係るＳｍＣｏ系磁石膜の製造方法における電解めっき工程と同様であってよい。
電解めっき工程のめっき時間は、必要な厚みのＳｍＣｏ２膜２５を形成できれば電流値に応じて適宜変更することができ、また、効率の観点から必要以上に長く設定する必要はないが、例えば、１分～１２０分であってよい。
得られた積層膜５１は、後述する加熱工程の前に洗浄されてよい。洗浄方法は、特に制限されないが、例えば、エタノール等の有機溶媒及び水が挙げられる。
（加熱工程）
加熱工程では、積層膜５１を保持温度となるまで加熱し、冷却する。それにより、ＳｍＣｏ２と、Ｃｏとが反応し、Ｃｏ基板１２と、ＳｍＣｏ２膜２５とから、Ｓｍ２Ｃｏ１７膜２０と、結晶方位［００Ｌ］がＳｍＣｏ５膜の厚み方向に配向しているＳｍＣｏ５膜３０とが形成される。
加熱工程における昇温速度、保持温度、及び降温速度は、第一実施形態に係るＳｍＣｏ系磁石膜の製造方法における加熱工程と同様であってもよい。
加熱工程における保持時間は、１時間以上であってよく、３６時間以下であってよい。
加熱工程の雰囲気は、第一実施形態に係るＳｍＣｏ系磁石膜の製造方法と同様であってよい。
このような磁石膜は、スマートフォンのレンズ駆動用アクチュエータなどのＭＥＭＳデバイスなどに利用できる。
＜円柱状のＳｍＣｏ系磁石の製造方法＞
一実施形態に係る円柱状のＳｍＣｏ系磁石の製造方法について詳述する。本実施形態に係るＳｍＣｏ系磁石の製造方法は、例えば、Ｓｍ源を含む浴中にＣｏ基材１２を浸漬することで、反応拡散によりＣｏ基材１２上にＳｍＣｏ２膜２５を形成する反応拡散工程と、得られた積層体５２を加熱する工程と、を備える方法であってよい。
図８は、一実施形態に係る円柱状のＳｍＣｏ系磁石の製造方法の模式断面図である。反応拡散工程では、図８（ａ）に示すＣｏ基材１２上に反応拡散によりＳｍＣｏ２膜２５を形成し、図８（ｂ）に示す、Ｃｏ基材１２及びＳｍＣｏ２膜２５を有する積層体５２を得る。
ＳｍＣｏ２膜２５は、ＳｍＣｏ２を主相として含むことが好ましい。ＳｍＣｏ２は、ＭｇＣｕ２型の結晶構造をとる、Ｓｍ及びＣｏの合金である。ＳｍＣｏ２におけるＳｍ原子とＣｏ原子の比は、化学量論比からずれていてもよい。ＳｍＣｏ２におけるＳｍ原子とＣｏ原子の比は、例えば、磁気特性の向上などのために様々な元素を添加すると、必ずしも化学量論比とならない場合がある。そのため、ＳｍＣｏ２は、ＭｇＣｕ２型の結晶構造をとっていれば、Ｓｍ原子とＣｏ原子の比が化学量論比からずれていてもよい。
ＳｍＣｏ２膜２５は、主相とは異なる結晶相（異相）や粒界を有していてもよい。主相の割合は、例えば、５０質量％以上、７０質量％以上、又は９０質量％以上であってよい。異相としては、例えば、ＳｍＣｏ２と比較してＳｍの含有割合が高いＳｍリッチ相が挙げられる。
反応拡散工程では、Ｓｍ源を含む浴にＣｏ基材１２を浸すことで、Ｃｏ基材１２の主面上において浴中に分散したＳｍ源とＣｏ基材１２の間で反応拡散が生じ、Ｃｏ基材１２上にＳｍＣｏ２膜２５が形成される。
反応拡散工程における浴は、Ｓｍ源と、Ｓｍ源以外の無機塩との溶融塩であってよい。
Ｓｍ源としては、例えば、金属Ｓｍ及びＳｍ合金が挙げられる。Ｓｍ源は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
Ｓｍ源以外の無機塩としては、例えば、ＫＣｌ、ＬｉＣｌ及びＮａＣｌが挙げられる。これらの無機塩は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
Ｓｍ源と、Ｓｍ源以外の無機塩とに占めるＳｍ源の割合は、浴に含まれるＳｍ源のモル数と、Ｓｍ源以外の無機塩のモル数との合計を基準として、例えば、１～６モル％であってよい。
浴の調整は、例えば、無機塩を乾燥することで脱水し、次いで、後述する反応拡散温度まで加熱することで無機塩を溶融させ、その後、溶融した無機塩に対してＳｍ源を添加することにより行ってよい。
反応拡散工程における反応拡散温度は、無機塩が溶融する温度以上であれば特に制限されないが、ＳｍＣｏ２膜２５を効率的に形成する観点から、４００℃以上であることが好ましく、５００℃以上であることがより好ましく、６００℃以上であることが更に好ましい。ここで、反応拡散温度は、反応拡散をする際の浴の温度を指す。
反応拡散工程の反応拡散時間は、必要な厚みのＳｍＣｏ２膜２５を形成できれば反応拡散温度及び浴のＳｍ源のモル濃度に応じて適宜変更することができ、また、効率の観点から必要以上に長く設定する必要はないが、例えば、１時間～４８時間であってよい。
得られた積層体５２は、後述する加熱工程の前に洗浄されてよい。洗浄方法は、特に制限されないが、例えば、エタノール等の有機溶媒及び水が挙げられる。
（加熱工程）
加熱工程では、積層体５２を保持温度となるまで加熱し、冷却する。それにより、ＳｍＣｏ２と、Ｃｏとが反応し、Ｃｏ基材１２と、ＳｍＣｏ２膜２５とから、Ｓｍ２Ｃｏ１７膜２０と、結晶方位［００Ｌ］がラジアル配向しているＳｍＣｏ５膜３０とが形成される。
加熱工程における昇温速度は、特に制限されないが、例えば、０．１～１００℃／秒であってよい。保持温度は、磁石３００の表面磁束密度が一層向上することから、８００℃以上であることが好ましく、８５０℃以上であることがより好ましく、９００℃以上であることが更に好ましい。降温速度は、磁石３００の表面磁束密度が一層向上することから、５℃／秒以上であることが好ましく、１０℃／秒以上であることがより好ましく、２０℃／秒以上であることが更に好ましい。
加熱工程における保持時間は、６時間以上であってよく、３６時間以下であってよい。
加熱工程の雰囲気は、特に制限されないが、酸化を抑制する観点から、不活性ガス雰囲気であることが好ましく、不活性ガスとしては、例えば、Ａｒ及びＮ２が挙げられる。
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
＜ＳｍＣｏ系磁石膜の製造＞
［実施例１］
（第１の電解めっき工程）
ＫＣｌと、ＬｉＣｌとをモル比でＫＣｌ：ＬｉＣｌ＝４１．５：５８．５となるように混合し、混合物を得た。得られた混合物を乾燥することで、脱水した。脱水後の混合物をセラミックス製容器内で外部ヒーターにより６５０℃まで昇温し、混合物を溶融させた。溶融した混合物に、Ｓｍ源及びＣｏ源としてＳｍＣｌ３及びＣｏＣｌ２を添加した。Ｓｍ源及びＣｏ源の添加は、ＫＣｌ及びＬｉＣｌと、ＳｍＣｌ３と、ＣｏＣｌ２とがモル比でＫＣｌ及びＬｉＣｌ：ＳｍＣｌ３：ＣｏＣｌ２＝１００．０：０．５：０．７となるように行った。次いで、カソードとして厚さ０．５ｍｍのＭｏ基板を、アノードとして厚さ１ｍｍのグラファイト板を準備した。Ｍｏ基板は、事前にアセトンにより洗浄した。Ｍｏ基板及びグラファイト板を溶融した混合物に浸漬し、電解めっき法によりＭｏ基板に第１の電解めっきを行った。めっきは、定電流電解、めっき温度６５０℃、電流０．５Ａ、めっき時間５分の条件で行った。第１の電解めっき工程によりＭｏ基板上にＳｍ２Ｃｏ１７膜が形成された積層膜を得た。
（第２の電解めっき工程）
第１の電解めっき工程と同様にして、ＫＣｌ及びＬｉＣｌの混合物を溶融させた。溶融した混合物に、Ｓｍ源及びＣｏ源としてＳｍＣｌ３及びＣｏＣｌ２を添加した。Ｓｍ源及びＣｏ源の添加は、ＫＣｌ及びＬｉＣｌと、ＳｍＣｌ３と、ＣｏＣｌ２とがモル比でＫＣｌ及びＬｉＣｌ：ＳｍＣｌ３：ＣｏＣｌ２＝１００．０：０．５：０．４となるように行った。次いで、厚さ１ｍｍのグラファイト板をアノードとして準備した。第１の電解めっき工程で得られた積層膜はカソードとした。積層膜及びグラファイト板を溶融した混合物に浸漬し、電解めっき法により積層膜に第２の電解めっきを行った。めっきは、定電流電解、めっき温度６５０℃、電流０．５Ａ、めっき時間５分の条件で行った。電解めっき法によりＳｍ２Ｃｏ１７膜のＭｏ基板１０と接する主面とは反対の主面上に未配向ＳｍＣｏ５膜が形成された合金膜を得た。
（加熱工程）
得られた合金膜を９００℃となるまで昇温した。次いで、合金膜に対して垂直方向に３Ｔの磁場を印加しながら、保持温度９００℃で５秒間合金膜を加熱した。その後、合金膜に対して垂直方向に３Ｔの磁場を印加しながら合金膜を冷却することで、ＳｍＣｏ系磁石膜を得た。昇温速度は、１００℃／秒とし、降温速度は、２０℃／秒とした。加熱工程の雰囲気は、Ａｒとした。Ｘ線回折測定装置、エネルギー分散型Ｘ線分析装置により、得られたＳｍＣｏ系磁石膜の構造は、Ｍｏ基板上にＳｍ２Ｃｏ１７膜及びＳｍＣｏ５膜がこの順に形成されたものであることを確認した。
［実施例２］
第１の電解めっき工程におけるめっき時間を３分としてＳｍ２Ｃｏ１７膜を形成し、第２の電解めっき工程におけるめっき時間を１５分として未配向ＳｍＣｏ５膜を形成したこと以外は、実施例１と同様にしてＳｍＣｏ系磁石膜を得た。Ｘ線回折測定装置、エネルギー分散型Ｘ線分析装置により、得られたＳｍＣｏ系磁石膜の構造は、Ｍｏ基板上にＳｍ２Ｃｏ１７膜及びＳｍＣｏ５膜がこの順に形成されたものであることを確認した。
［実施例３］
（電解めっき工程）
ＫＣｌと、ＬｉＣｌとをモル比でＫＣｌ：ＬｉＣｌ＝４１．５：５８．５となるように混合し、混合物を得た。得られた混合物を乾燥することで、脱水した。脱水後の混合物をセラミックス製容器内で外部ヒーターにより７００℃まで昇温し、混合物を溶融させた。溶融した混合物に、Ｓｍ源としてＳｍＣｌ３を添加した。Ｓｍ源の添加は、ＫＣｌ及びＬｉＣｌと、ＳｍＣｌ３とがモル比でＫＣｌ及びＬｉＣｌ：ＳｍＣｌ３＝１００．０：０．５となるように行った。次いで、カソードとして厚さ０．５ｍｍのＣｏ基板を、アノードとして厚さ１ｍｍのグラファイト板を準備した。Ｃｏ基板は、事前にアセトンにより洗浄した。Ｃｏ基板及びグラファイト板を溶融した混合物に浸漬し、電解めっき法によりＣｏ基板に電解めっきを行った。めっきは、定電流電解、めっき温度７００℃、電流０．５Ａ、めっき時間１０分の条件で行った。電解めっき工程によりＣｏ基板上にＳｍＣｏ２膜が形成された積層膜を得た。
（加熱工程）
得られた積層膜を９００℃となるまで昇温した。次いで、積層膜に対して磁場を印可することなく、保持温度９００℃で２１６００秒間積層膜を加熱した。その後、積層膜に対して磁場を印可することなく、積層膜を冷却することで、ＳｍＣｏ系磁石膜を得た。昇温速度は、０．１５℃／秒とし、降温速度は、２０℃／秒とした。加熱工程の雰囲気は、Ａｒとした。Ｘ線回折測定装置、エネルギー分散型Ｘ線分析装置により、得られたＳｍＣｏ系磁石膜の構造は、Ｃｏ基板上にＳｍ２Ｃｏ１７膜及びＳｍＣｏ５膜がこの順に形成されたものであることを確認した。
［実施例４、６、７及び９］
電解めっき工程におけるＫＣｌ及びＬｉＣｌ合計１００モル部に対するＳｍＣｌ３の添加量、ＫＣｌ及びＬｉＣｌを溶融させる温度、めっき温度、電流及びめっき時間を表１に示す値としたこと以外は、実施例３と同様にして積層膜を得た。加熱工程における昇温速度、保持温度、保持時間及び降温速度を表３に示す値としたこと以外は、実施例３と同様にしてＳｍＣｏ系磁石膜を得た。Ｘ線回折測定装置、エネルギー分散型Ｘ線分析装置により、得られたＳｍＣｏ系磁石膜の構造は、Ｃｏ基板上にＳｍ２Ｃｏ１７膜及びＳｍＣｏ５膜がこの順に形成されたものであることを確認した。
［実施例５及び８］
第１の電解めっき工程におけるめっき時間を表１に示す値としたこと以外は、実施例１と同様にしてＭｏ基板上にＳｍ２Ｃｏ１７膜が形成された積層膜を得た。第２の電解めっき工程におけるＫＣｌ及びＬｉＣｌ合計１００モル部に対するＳｍＣｌ３及びＣｏＣｌ２の添加量、ＫＣｌ及びＬｉＣｌを溶融させる温度、めっき温度、電流及びめっき時間を表２に示す値としたこと以外は、実施例１と同様にしてＳｍ２Ｃｏ１７膜のＭｏ基板と接する主面とは反対の主面上に未配向ＳｍＣｏ５膜が形成された合金膜を得た。加熱工程における保持時間を表３に示す値としたこと以外は、実施例１と同様にしてＳｍＣｏ系磁石膜を得た。Ｘ線回折測定装置、エネルギー分散型Ｘ線分析装置により、得られたＳｍＣｏ系磁石膜の構造は、Ｍｏ基板上にＳｍ２Ｃｏ１７膜及びＳｍＣｏ５膜がこの順に形成されたものであることを確認した。
［比較例１］
（電解めっき工程）
ＫＣｌと、ＬｉＣｌとをモル比でＫＣｌ：ＬｉＣｌ＝４１．５：５８．５となるように混合し、混合物を得た。得られた混合物を乾燥することで、脱水した。脱水後の混合物をセラミックス製容器内で外部ヒーターにより６５０℃まで昇温し、混合物を溶融させた。溶融した混合物に、Ｓｍ源及びＣｏ源としてＳｍＣｌ３及びＣｏＣｌ２を添加した。Ｓｍ源及びＣｏ源の添加は、ＫＣｌ及びＬｉＣｌと、ＳｍＣｌ３と、ＣｏＣｌ２とがモル比でＫＣｌ及びＬｉＣｌ：ＳｍＣｌ３：ＣｏＣｌ２＝１００．０：０．５：０．４となるように行った。次いで、カソードとして厚さ０．５ｍｍのＭｏ基板を、アノードとして厚さ１ｍｍのグラファイト板を準備した。Ｍｏ基板は、事前にアセトンにより洗浄した。Ｍｏ基板及びグラファイト板を溶融した混合物に浸漬し、電解めっき法によりＭｏ基板に電解めっきを行った。めっきは、定電流電解、めっき温度６５０℃、電流０．５Ａ、めっき時間５分の条件で行った。電解めっき工程によりＭｏ基板上に未配向ＳｍＣｏ５膜が形成された積層膜を得た。
（加熱工程）
得られた積層膜を７００℃となるまで昇温した。次いで、積層膜に対して磁場を印可することなく、保持温度７００℃で５秒間積層膜を加熱した。その後、積層膜に対して磁場を印可することなく、積層膜を冷却することで、ＳｍＣｏ系磁石膜を得た。昇温速度は、０．１℃／秒とし、降温速度は、０．５℃／秒とした。加熱工程の雰囲気は、Ａｒとした。Ｘ線回折測定装置、エネルギー分散型Ｘ線分析装置により、得られたＳｍＣｏ系磁石膜の構造は、Ｍｏ基板上に未配向ＳｍＣｏ５膜が形成されたものであることを確認した。
［比較例２］
電解めっき工程におけるめっき時間を１５分としたこと以外は、比較例１と同様にしてＳｍＣｏ系磁石膜を得た。Ｘ線回折測定装置、エネルギー分散型Ｘ線分析装置により、得られたＳｍＣｏ系磁石膜の構造は、Ｍｏ基板上に未配向ＳｍＣｏ５膜が形成されたものであることを確認した。
［比較例３］
第１の電解めっき工程においてめっき時間を表１に示す値としたこと以外は、実施例１と同様にして積層膜を得た。得られた積層膜を７００℃となるまで昇温した。次いで、合金膜に対して磁場を印可することなく、保持温度７００℃で５秒間合金膜を加熱した。その後、合金膜に対して磁場を印可することなく、合金膜を冷却することで、ＳｍＣｏ系磁石膜を得た。昇温速度は、０．１℃／秒とし、降温速度は、０．５℃／秒とした。加熱工程の雰囲気は、Ａｒとした。Ｘ線回折測定装置、エネルギー分散型Ｘ線分析装置により、得られたＳｍＣｏ系磁石膜の構造は、Ｍｏ基板上にＳｍ２Ｃｏ１７が形成されたものであることを確認した。
［比較例４］
電解めっき工程におけるめっき時間を表２に示す値としたこと以外は、比較例１と同様にしてＳｍＣｏ系磁石膜を得た。Ｘ線回折測定装置、エネルギー分散型Ｘ線分析装置により、得られたＳｍＣｏ系磁石膜の構造は、Ｍｏ基板上に未配向ＳｍＣｏ５膜が形成されたものであることを確認した。
＜円柱形状のＳｍＣｏ系磁石の製造＞
［実施例１０］
（反応拡散工程）
ＬｉＣｌを準備し、乾燥することで脱水した。脱水後のＬｉＣｌを金属Ｍｏ製容器内で外部ヒーターにより７００℃まで昇温し、溶融させた。溶融したＬｉＣｌに、Ｓｍ源としてＳｍ金属粉を添加した。Ｓｍ源の添加は、ＬｉＣｌと、Ｓｍとがモル比でＬｉＣｌ：Ｓｍ＝１００．０：２．５となるように行った。次いで、円柱状のＣｏ基材（直径：０．５ｍｍ）を溶融したＬｉＣｌに浸漬した。Ｃｏ基材は、事前にアセトンにより洗浄した。反応拡散温度は７００度、反応拡散時間は９時間とした。反応拡散工程によりＣｏ基材上にＳｍＣｏ２膜が形成された積層体を得た。
（加熱工程）
得られた積層体を１０５０℃となるまで昇温した。次いで、積層体に対して磁場を印可することなく、保持温度１０５０℃で２４時間積層体を加熱した。その後、積層体に対して磁場を印可することなく、積層体を冷却することで、円柱状のＳｍＣｏ系磁石を得た。昇温速度は、０．１５℃／秒とし、降温速度は、２０℃／秒とした。加熱工程の雰囲気は、Ａｒとした。Ｘ線回折測定装置、エネルギー分散型Ｘ線分析装置により、得られたＳｍＣｏ系磁石の構造は、Ｃｏ基材上にＳｍ２Ｃｏ１７膜及びＳｍＣｏ５膜がこの順に形成されたものであることを確認した。
［実施例１１］
反応拡散工程におけるＬｉＣｌと、Ｓｍとのモル比を表４に示す値としたこと以外は、実施例１０と同様にして円柱状のＳｍＣｏ系磁石を得た。Ｘ線回折測定装置、エネルギー分散型Ｘ線分析装置により、得られたＳｍＣｏ系磁石の構造は、Ｃｏ基材上にＳｍ２Ｃｏ１７膜及びＳｍＣｏ５膜がこの順に形成されたものであることを確認した。
［実施例１２及び１３］
反応拡散工程における反応拡散時間及びＣｏ基材の直径を表４に示す値としたこと以外は、実施例１０と同様にして積層体を得た。加熱工程において保持時間を２５時間としたこと以外は、実施例１０と同様にして円柱状のＳｍＣｏ系磁石を得た。Ｘ線回折測定装置、エネルギー分散型Ｘ線分析装置により、得られたＳｍＣｏ系磁石の構造は、Ｃｏ基材上にＳｍ２Ｃｏ１７膜及びＳｍＣｏ５膜がこの順に形成されたものであることを確認した。
＜ＳｍＣｏ系磁石膜の評価＞
［実施例１～９、比較例１～４］
各実施例で得られたＳｍＣｏ系磁石膜に対して以下の評価を行った。
（Ｓｍ２Ｃｏ１７膜及びＳｍＣｏ５膜の膜厚測定）
得られたＳｍＣｏ系磁石膜を樹脂で包埋した。樹脂の一部を研磨することで、樹脂からＳｍＣｏ系磁石膜の断面を露出させた。露出した断面を走査電子顕微鏡（株式会社 日立ハイテク製、商品名ＳＵ５０００）により観察し、Ｓｍ２Ｃｏ１７膜及びＳｍＣｏ５膜の膜厚を測長した。この際、観察倍率は、測長する膜全体が視野内に収まるように調整した。結果を表５に示した。
（ＳｍＣｏ５の結晶方位の配向度の測定）
得られたＳｍＣｏ系磁石膜におけるＳｍＣｏ５膜に対してＸ線回折測定装置（Ｒｉｇａｋｕ社製、商品名：ＲＩＮＴ－２０００）を用いてＸ線回折測定を行った。測定は、ＣｕＫα線を用い、室温で行った。得られたＸ線回折プロファイルのうち２θ＝３０～６０°の範囲のピークから、上記式（１）によりＳｍＣｏ５の結晶方位［００２］の配向度を算出した。なお、２θ＝３０～６０°の範囲では、（１０１）面、（１１０）面、（２００）面、（１１１）面、（００２）面、（２０１）面及び（１１２）面に由来するピークが測定された。（００２）面と、各結晶面とのなす角θ、及び、ベクトル補正係数βは、表６に示す値とした。算出された配向度を表５に示した。また、実施例２のＳｍＣｏ系磁石膜から得られたＸ線回折プロファイルを図９に示した。
（ＳｍＣｏ系磁石膜の表面磁束密度の測定）
得られたＳｍＣｏ系磁石膜におけるＳｍＣｏ５膜の膜面にホール素子（（旭化成エレクトロニクス社製、商品名：ＨＧ０７１２）のプローブを接触させて膜面をなぞり、出力される電圧を磁束密度に換算することでＳｍＣｏ系磁石膜の表面磁束密度を測定した。結果を表５に示した。
（ＳｍＣｏ系磁石膜の凹凸度の測定）
得られたＳｍＣｏ系磁石膜を樹脂で包埋した。樹脂の一部を研磨することで、樹脂からＳｍＣｏ系磁石膜の断面を露出させた。露出した断面を走査電子顕微鏡（株式会社 日立ハイテク製、商品名ＳＵ５０００）により観察して反射電子像を得た。反射電子像を得る際の加速電圧は１０～１５ｋＶ、ＷＤ（ワーキングディスタンス）は１０～１５ｍｍとした。得られた反射電子像から解析に供する部分（四角形）を切り出した。反射電子像の切り出しは、図２に示すように、切り出した画像のある一辺及びその辺の反対側の辺と、Ｓｍ２Ｃｏ１７膜及びＳｍＣｏ５膜の界面とがそれぞれ交わり、残りの２辺の間に界面が収まるように行った。また、反射電子像の切り出しは、後述するＳｍ２Ｃｏ１７膜及びＳｍＣｏ５膜の界面の両端を結ぶ直線の長さが１００μｍ以上となるように行った。切り出した画像は、画質調整、２値化処理、及びエッジ(輪郭)抽出処理を施した。そして、切り出した画像においてＳｍ２Ｃｏ１７膜及びＳｍＣｏ５膜の界面の長さを測定した。また、切り出した画像においてＳｍ２Ｃｏ１７膜及びＳｍＣｏ５膜の界面の両端を結ぶ直線の長さを測定した。長さの基準にはスケールバーに表示される長さを用いた。Ｓｍ２Ｃｏ１７膜及びＳｍＣｏ５膜の界面の長さを、切り出した画像における及びＳｍＣｏ５膜の界面の両端を結ぶ直線の長さで除することにより凹凸度を算出した。測定倍率は、１０００倍とした。ＳＥＭによる観察の箇所は、２箇所以上とし、一部分のみの解析にならないようにした。凹凸度は、２箇所以上の画像それぞれから得られる凹凸度の平均値とした。結果を表５に示した。
各実施例で得られたＳｍＣｏ系磁石膜は、Ｓｍ２Ｃｏ１７膜を備え、ＳｍＣｏ５の配向度が７０％以上であることで、表面磁束密度が７．６ｍＴ以上であるものとなった。
＜円柱状のＳｍＣｏ系磁石の評価＞
［実施例１０～１３］
各実施例で得られた円柱状のＳｍＣｏ系磁石に対して以下の評価を行った。
（Ｓｍ２Ｃｏ１７膜及びＳｍＣｏ５膜の膜厚測定）
得られた円柱状のＳｍＣｏ系磁石を樹脂で包埋した。樹脂の一部を研磨することで、円柱状のＳｍＣｏ系磁石の軸方向に直交する断面を樹脂から露出させた。露出した断面を走査電子顕微鏡（株式会社 日立ハイテク製、商品名ＳＵ５０００）により観察し、Ｓｍ２Ｃｏ１７膜及びＳｍＣｏ５膜の膜厚を測長した。この際、観察倍率は、測長する膜全体が視野内に収まるように調整した。結果を表７に示した。
（ＳｍＣｏ５の結晶方位の配向の測定）
得られた円柱状のＳｍＣｏ系磁石を樹脂で包埋した。樹脂の一部を研磨することで、円柱状のＳｍＣｏ系磁石の軸方向に直交する断面を樹脂から露出させた。露出した断面のＳｍＣｏ５において、ＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋ Ｓｃａｔｔｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎｓ）法によりＳｍＣｏ５の結晶方位の配向を測定した。ＥＢＳＤの測定装置は、Ｖｅｒｓａ３Ｄ（商品名、ＥＦＩ製）を用いた。測定箇所は、図５に示すとおり、露出した略円形の断面のＳｍＣｏ５において、断面の重心における法線方向に対し垂直なＹ方向に離れた箇所Ｙ１と、Ｙ方向と反対の－Ｙ方向に離れた箇所Ｙ２と、Ｙ方向に対し垂直なＸ方向に離れた箇所Ｘ１と、Ｘ方向と反対の－Ｘ方向に離れた箇所Ｘ２の計４つとした。実施例１０の測定結果を図１０（ａ）～（ｄ）に示す。図１０（ａ）は、ＸＺ平面を正面として－Ｙ方向に向かってＹ１を観察した場合のＳｍＣｏ５の結晶方位［００Ｌ］の極点図である。図１０（ｂ）は、ＸＺ平面を正面としてＹ方向に向かってＹ２を観察した場合のＳｍＣｏ５の結晶方位［００Ｌ］の極点図である。図１０（ｃ）は、ＹＺ平面を正面として－Ｘ方向に向かってＸ１を観察した場合のＳｍＣｏ５の結晶方位［００Ｌ］の極点図である。図１０（ｄ）は、ＹＺ平面を正面としてＸ方向に向かってＸ２を観察した場合のＳｍＣｏ５の結晶方位［００Ｌ］の極点図である。極点図はステレオ投影法で結晶方位を表示する図である。図１０の各極点図において、中央は結晶方位［００Ｌ］である。つまり、結晶方位［００Ｌ］が正面を向いている場合に極点図の中央に点が打たれる。図１０（ａ）～（ｄ）から分かるように、極点図の中央に点が打たれているため、ＳｍＣｏ５の結晶方位［００Ｌ］は、円柱状のＳｍＣｏ系磁石においてラジアル配向していることが確認された。実施例１１～１３についても実施例１０と同様の測定結果が得られたため、ＳｍＣｏ５の結晶方位［００Ｌ］は、円柱状のＳｍＣｏ系磁石においてラジアル配向していることが確認された。
（ＳｍＣｏ系磁石の表面磁束密度の測定）
ＳｍＣｏ系磁石膜の表面磁束密度の測定と同様にして円柱状のＳｍＣｏ系磁石の表面磁束密度を測定した。結果を表７に示した。
（ＳｍＣｏ系磁石膜の凹凸度の測定）
得られた円柱状のＳｍＣｏ系磁石を樹脂で包埋した。樹脂の一部を研磨することで、ＳｍＣｏ系磁石の軸に直交する断面を樹脂から露出させた。露出した断面を走査電子顕微鏡（株式会社 日立ハイテク製、商品名ＳＵ５０００）により観察して反射電子像を得た。反射電子像を得る際の加速電圧は１０～１５ｋＶ、ＷＤ（ワーキングディスタンス）は１０～１５ｍｍとした。得られた反射電子像から解析に供する部分（四角形）を切り出した。反射電子像の切り出しは、図２に示すように、切り出した画像のある一辺及びその辺の反対側の辺と、Ｓｍ２Ｃｏ１７膜及びＳｍＣｏ５膜の界面とがそれぞれ交わり、残りの２辺の間に界面が収まるように行った。また、反射電子像の切り出しは、後述するＳｍ２Ｃｏ１７膜及びＳｍＣｏ５膜の界面の両端を結ぶ直線の長さが１００μｍ以上となるように行った。切り出した画像は、画質調整、２値化処理、及びエッジ(輪郭)抽出処理を施した。そして、切り出した画像においてＳｍ２Ｃｏ１７膜及びＳｍＣｏ５膜の界面の両端を結ぶ直線の長さを測定した。また、切り出した画像においてＳｍ２Ｃｏ１７膜及びＳｍＣｏ５膜の界面の両端を結ぶ直線の長さを測定した。長さの基準にはスケールバーに表示される長さを用いた。Ｓｍ２Ｃｏ１７膜及びＳｍＣｏ５膜の界面の長さを、切り出した画像においてＳｍ２Ｃｏ１７膜及びＳｍＣｏ５膜の界面の両端を結ぶ直線の長さで除することにより凹凸度を算出した。測定倍率は、１０００倍とした。ＳＥＭによる観察の箇所は、２箇所以上とし、一部分のみの解析にならないようにした。凹凸度は、２箇所以上の画像それぞれから得られる凹凸度の平均値とした。結果を表７に示した。
１０…Ｍｏ基板、１２…Ｃｏ基板（Ｃｏ基材）、１５…ヨーク部、１７…磁石部、２０…Ｓｍ２Ｃｏ１７膜、２５…ＳｍＣｏ２膜、３０…ＳｍＣｏ５膜、４０…未配向ＳｍＣｏ５膜、５０、５１…積層膜、５２…積層体、７０…合金膜、１００…ＳｍＣｏ系磁石膜、２００…磁石、３００…ＳｍＣｏ系磁石。

Claims (6)

  1. 軟磁性材料を含むヨーク部と、
    前記ヨーク部の主面上に形成された硬磁性材料を含む磁石部と、
    を備え、
    前記ヨーク部が、軟磁性材料としてＳｍ ２ Ｃｏ １７ を含有し、
    前記磁石部が、硬磁性材料としてＳｍＣｏ ５ を含有し、
    前記磁石部と前記ヨーク部との界面が凹凸形状であり、
    前記界面の凹凸形状の凹凸度が、１．０＜凹凸度＜２．０である、磁石。
  2. 前記Ｓｍ２Ｃｏ１７が、前記ＳｍＣｏ５の主面上に形成され、
    前記ＳｍＣｏ５の結晶方位［００Ｌ］が、前記ＳｍＣｏ５の厚み方向に配向している、請求項１に記載の磁石。
  3. 前記磁石部の厚みが、１～２００μｍである、請求項１又は２に記載の磁石。
  4. 請求項１～３のいずれか一項に記載の磁石を用いた、小型デバイス。
  5. 請求項１～３のいずれか一項に記載の磁石を用いた、マイクロアクチュエータ。
  6. 請求項１～３のいずれか一項に記載の磁石を用いた、センサー。
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