JPH0237702A - Ｒ−Ｆｅ−Ｂ−Ｍ系焼結磁石 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は希土類元素の添加量を特定範囲に選択し、且つ
表面層を改質して、磁気特性を高く保持したまま耐蝕性
を顕著に改善した高性能なＲ−Ｆｅ−Ｂ−Ｍ系焼結磁石
に関する。

〔従来の技術］ 近年、Ｓ　ｍ　Ｃｏ基磁石に代わって高価でかつ原料供
給に不安のあるＳｍ、Ｃｏ１Ｉれした希土類（以下Ｒと
略記する。）・鉄・はう素糸（以下Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系と略
記する。）永久磁石への期待は大きく新素材として注目
されている。

このＲ−Ｆｅ−Ｂ基磁石の磁性はＲＦｅＢ（原子百分比
に換算するとＲ＝１２．Ｆｅ＝８２．Ｂ＝６％）で表わ
せられる金属間化合物によって発生することが知られて
いる（特開昭５９−２２２５６４号公報参照）。

そして、公知の基本的なＲ−Ｆｅ−Ｂ基磁石はＪノに子
百分比で８〜３０％のＲ，２〜２０％のほう素。

残部が鉄である組成範囲からなる（特公昭６１−３４２
４２号公報参照）。しかして、該公報の実施例から磁気
特性の優れた代表的組成はＮｄ＝１４、Ｆｅ＝７９．Ｂ
＝＝７ａｔ％であり、他の磁気特性の優れた組成も大体
この辺の組成である。

即ち、従来の焼結磁石はＲの量を必要以上に多くしてき
たが、その理由はＲとして多用されるＮｄがＦｅと共晶
をＮｄ＝約７０ａ　ｔ％で形成し低融点（６４０℃）と
なる性質があることを利用して液相焼結によってち密な
焼結体を得る為である。

また、Ｒは活性で酸素との親和力か高い為に。

鋳塊からの粉砕、成形、焼結過程において酸化損失があ
り、その分余計に補填する必要があったからである。ま
た、酸化によって生成したＲ酸化物は磁気特性を低下す
るため好ましくなかった。

更に、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ基磁石を工業用途の磁性材料として
みた場合に、加工変質層による磁気特性の劣化が指摘さ
れていた。即ち、近年のコンピュータ機器等における磁
気回路の高性能、小型化に伴い、高磁気特性を有するＲ
−Ｆｅ−Ｂ基磁石が脚光を浴びてきた訳であるが、かか
る要求に応じるべく磁石を薄くしたり、表面の凹凸や歪
みを除去するため、或いは表面酸化層を除去するため、
更には磁気回路に組み込む為に、磁石体の全面あるいは
一部を切削加工する必要があった。

従って、加工により残留する加工変質層が磁気特性を劣
化するという問題点が指摘された。そこで、硬質粉末を
加圧気体とともに噴射し表面層を除去し、清浄表面を得
た直後、Ａ１蒸着膜を被着する発明がなされた（特開昭
６１−２７０３０８号公報）。注意しなければならない
には、該発明による時は、加工変質層を除去するだけで
は足りず、直後に蒸着工程を必須とする点である。

あるいは、研削加工面にＮｄを主成分とする体心立方晶
からなる蒸着層を被覆する発明がなされたく特開昭６１
−２６４１５７号公報）。しかるに、該発明は磁気特性
の改善には効果があるものの、磁石表面のＲ蒸着層が酸
化して磁気特性が再び劣化するという問題点があり、更
に金属層または合金層の酸化防止層を必要とした（特開
昭６２−１８８７４５号公報）。

しかし、前述の蒸着層を必須とする諸発明には本質的の
工業上の利用性が限定されるという欠点があった。蒸着
という工程は、高真空の容器内で行なわれる反応である
ため処理できる材料には必然的に大きさの制限をともな
い、また均一に付着させることが難しいからである。

従って、工業的に磁気特性と磁気特性の両方を簡ｍに満
足させる発明は見あたらなかった。

但し、磁気特性だけではあるが、加工変質層を５００〜
９００℃の時効処理で除去しようとする発明は従来もな
されていた（特開昭６１−１４０１０８号公報）、この
処理によ？て減磁曲線の角形性が改良されたと該公報に
記載されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、前記の特開昭６１−１４０１０８号公報には磁
石の組成が全く記載されておらず、磁気特性の向上効果
について実施例が見られるものの、耐蝕性について何等
記載されていない。従って、発明の構成が不明確である
が、後述のごとく本発明者の研究によると、かかる構成
を取る場合にはＲリッチ層が表面に層を形成し、耐蝕性
が極端に低下することが容易に予想され、前記の特開昭
６１−２６４１５７号公報記載の発明と同様、表面に酸
化防止被覆を形成する必要がある。

Ｒが酸素に選択酸化され、そこを起点に腐食が磁石本体
に深く進行するからである。

従って１本発明は簡ｍな構成で耐蝕性を顕著に改善する
とともに磁気特性も優れたＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石を提
供することにある。

〔問題点を解決する手段］ このような問題点を解決するために本発明は、原子百分
比で２〜２８％のＢと、所定組成箱間のＲ（但しＲはＹ
を含む希土類元素の少なくとも一種）と、残部Ｆｅ−（
一部をｃｏを含む添加元素Ｍで置換できる）とから実質
的になるＲ−Ｆｅ−Ｂ−Ｍ系焼結磁石において。

前記Ｒの含有量が８〜２０％、表面層の残留応力がｌｏ
ｋｇ／ｍｍ”以下であって表面層にＲリッチ層が実質的
に存在しないことにより耐蝕性を改善したことを特徴と
するＲ−Ｆｅ−Ｂ−Ｍ系焼結磁石を提供するものである
。

即ち、本発明者は第一に、Ｒの組成範囲として８〜３０
ａ　ｔ％が適当と考えられてきた従来のＲ−Ｆｅ−Ｂ基
磁石の組成において、原子百分比で８〜１５％に限定す
ることによって耐蝕性が顕著に向上することを見出した
ものである。

本発明に於ける成分の限定理由はＲ以外は従来公知のも
の（例えば特開昭５９−１３２１０４号公報参照）と変
わりない。即ち、２〜２８％のＢ、５０％以下のＧｏ、
所定の添加元素を含有することができる。所定の添加元
素としてはＡｔ、Ｔｉ、ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｎｂ、Ｔａ。

Ｍｏ、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｎｉ、Ｗ等の公知の添
加元素を添加することは本発明の効果に何等悪影響を与
えない。

本発明においてＲはＹを含む一種又は二種以上のものが
使用できるが、磁気特性から特にＮｄ。

Ｐｒを主体とし、原価低減の目的でＣｅ又はミツシュメ
タルで一部置換してもよく、耐熱性を要求される用途に
はＤｙ、Ｔｂ等の重Ｒの一部置換ができる。

本発明においてＲが原子百分比で８％未満のときは保磁
力が１　ｋ　Ｏｅ未満となり好ましくなく、２０％を越
えるときは耐蝕性が著しく低下するので好ましくない。

その理由は未だ明らかではないが、粒界における塊状の
希土類に富んだ相の出現と関係があるものと考えられる
。この塊状のＲ富化相は低融点であり、インゴットの鋳
造時のデンドライト結晶の樹枝間へのトラップ（捕捉）
による樹枝状偏析や、焼結時の液相焼結時に残留するも
のと考えられる。本発明者の研究によるとＲ含有量が２
０％を越えるときはＲリッチな塊状物が急に増加する傾
向が見られた。

本発明において、熱処理温度は共晶点の温度未満ではそ
の効果を発揮できず、焼結温度を越える場合は結晶粒の
粗大化を招き好ましくない。

一般に、加工後のＲ−Ｆｅ−Ｂ基磁石の表面には第１図
に断面の模式図を示す通り約１０〜３０μｍの加工変質
層が存在する。そして、熱処理を施すと第２図に示す通
り、６００〜７００℃付近で残留応力は５０ｋｇ／ｍｍ
”からＩＱｋｇ／ｍｍ”に減少すると共に、表面層のＮ
ｄの特性Ｘ線ピーク強度が急激に上昇することがわかる
。この時、表面層には第１図（ｂ）に示す通り、Ｎｄリ
ッチな相が観察される。粉末冶金で周知の低融点金属の
「汗かきノ現象に類似している。なお、Ｎｄの融点は８
４０℃であるが、前述の通りＦｅとの共晶組成では融点
が６４０℃にまで低下する性質があるからである。

従って、熱処理によって、加工による残留応力は解放さ
れるものの、このＲリッチ相によって耐蝕性は激減する
。Ｒは酸素との親和力が極めて大きいためである。

そこで、本発明においては表面層のＲリッチ層を除去す
る必要がある。その方法は、従来公知の手段を用いるこ
とができる。例えば、パフ研磨、電解研磨１機械的ブラ
ッシング、酸洗等が用いることができる。酸洗する場合
には２％ＨＮ　Ｏ，ｍ液が特に好ましい。Ｈ２ＳＯ４の
ような強い酸を用いる場合は腐食が激し過ぎて好ましく
ない。

また１本発明においてはＲの含有量を必要最小限に限定
していることから、Ｓ化損失を極力低減する為に酸化を
防止し得る製造法が好ましい。例えば、水素を吸蔵させ
て粉砕しやすくした水素粉砕粉の使用、不活性ガス中で
の作業等が必要である。減圧による脱酸素も使用できる
。

更に、本発明で得られた磁石体に本願出願人が既に出願
している化成皮膜と樹脂皮膜の積層皮膜を施すことによ
り耐蝕性は更に向上する（特願昭６２−２３９４２４号
）。

以下、実施例により本発明を説明する。

［実施例］ （実施例１） 原子％でＮｄ　　１４％、８８％、Ｎｂ１．２％、残部
Ｆｅなる組成の合金をアーク溶解により作製した６得ら
れたインゴットをスタンプミル及びディスクミルにて粗
粉砕し３２メツシユ以下に調整後、ジェットミルで微粉
砕した。粉砕媒体は窒素ガスであり、粉砕粒度は３　、
５　ｐ　ｍ　（Ｆ、Ｓ、Ｓ、Ｓ）である。ここでＦ、Ｓ
、Ｓ、ＳはＦ　１ｓｃｈｅｒ社の５ｕｂ−３ｉｅｖｅＳ
ｉｚｅｒ測定装置（空気透過法）による粒径を示す。

得られた微粉砕粉を１５ｋＯｅの磁場中でＷｌ、磁場成
形（加圧方向と磁場方向が直交）した。成形圧力は２ト
ン／ｃｍ２である。得られた成形体をアルゴン雰囲気中
で１１００°Ｃで１時間焼結し、焼結後アルゴン気流中
で急冷した。

次に、得られた永久磁石体から２２　ｘ　１５　ｘ　４
　ｍ重の試験片を切り出し、加工変質層を改質するため
に８００℃で１時間アルゴン雰囲気中で熱処理した。次
いで、表面層のＮｄリッチ層を除去するために、２％Ｈ
ＮＯ，水溶液に５分間浸漬し酸洗した。比較例として、
熱処理したままのものを。

以下本発明によるものと同様に処理した。

次にエポキシ系樹脂を水溶液中で酸との反応により正イ
オン化させ、永久磁石を陰極にして５ＵＳ３１６材を陽
極に、温度２８℃、電圧１５０Ｖ、３分の条件で永久磁
石にエポキシ樹脂を電気的に付着させ熱硬化により架橋
反応を起こさせて凝固塗着（電着塗装）させた。この時
の塗膜厚さは２０μｍであった。比較例の場合も同様に
電着塗装した。

こうして得られた永久磁石を恒温恒湿槽の中に入れて、
試験前後で外観、テーピング剥離テスト、酸化増量の測
定及び耐溶剤試験を行なった。ここで、テーピング剥離
テストとは幅１８ｍｍの特定のセロファンテープを貼り
付けた後はがした時のの皮膜の剥離状態を目視ａ察する
試験方法であり、酸化増量は８０℃、９０％ＲＨで６０
０時間保持した時の型破変化（含水及び酸化による重量
の増加）を測定する試験である。測定には電子天秤を用
い、耐湿試験後３０℃、　４０％ＲＨにて２時間、更に
大気中に１時間放置後、重にを測定した。耐溶剤試験は
塗装後、１．１．Ｉ　トリクロルエタン及びＩＰＡ（イ
ソプロピルアルコール）を使用し、３０℃にて２４時間
浸漬した後の外観目視、及び４００回（２００往復）の
ラビングテスト（往復摩擦試験）を行なった。

その結果１本発明によると外観、テーピング剥離テスト
、耐溶剤試験及びラビングテストの結果は極めて良好で
あった。６００時間保持後の酸化を歌も比較例の場合が
０．９４ｇ／ｃｍ”にも達したのに比べ、０．０７ｍｇ
／ｃｍ２という顕著な耐蝕効果があった。

（実施例２） 実施例１の組成においてＮｄの含有量を７〜２１ａｔ％
まで変化（合計で１００％になるようにＦｅ９．を調整
する。）して、Ｎｄ含有量と耐蝕性の関係を調べた。熱
処理、表面処理は実施例１と同様とした。但し、ここで
耐蝕性の評価は１２０℃、２気圧のＰ　ＣＴ　（Ｐｒｅ
ｓｓｕｒｅ　Ｃｏｏｋｅｒ　Ｔｅ５ｔ）試験で評価した
。評価基準はＰＣＴ試験をした後、目視で腐食が発生す
るまでの耐久時間とした。結果を磁気特性と併せて第１
表に示す通り、Ｎｄの含有量が８ａｔ％未満では磁気特
性が十分ではなく、２０％を越える場合にはＰＣＴ試験
の耐久時間が著しく劣化する。好ましくは１０〜１５％
の範囲が磁気特性と耐蝕性の両方を十分満足する。

第１表 ［発明の効果］ 本発明によれば従来不十分であったＲ−Ｆａ−Ｂ系永久
磁石の耐蝕性が良好な磁気特性を保持したまま著しく改
善された。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる加工変質層の様子を模式的に示
した図、第２図は熱処理による表面層の残留応力、Ｎｄ
、ｔの変化を示す図である。 ｒ面の汚書（内容に変更を＋、） 第１図 加 工 前 加 工 後 加工後熱処理

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　原子百分比で２〜２８％のＢと、所定組成範囲のＲ（
   但しＲはＹを含む希土類元素の少なくとも一種）と、残
   部Ｆｅ（一部をＣｏを含む添加元素Ｍで置換できる）と
   から実質的になるＲ−Ｆｅ−Ｂ−Ｍ系焼結磁石において
   、 前記Ｒの含有量が８〜２０％、表面層の残留応力が１０
   ｋｇ／ｍｍ＾２以下であって表面層にＲリッチ層が実質
   的に存在しないことにより耐蝕性を改善したことを特徴
   とするＲ−Ｆｅ−Ｂ−Ｍ系焼結磁石。