JPH0422007B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 この発明は、Ｒ（ＲはＹを含む希土類元素のう
ち少なくとも１種）、Ｂ、Feを主成分とする永久
磁石に係り、Ｒ−Fe−Ｂ系永久磁石体表面に耐
酸化性化成被膜と樹脂層を順次被覆して耐酸化性
を改善した希土類・鉄・ボロン系永久磁石に関す
る。 従来の技術 永久磁石材料は、一般家庭の各種電気製品か
ら、大型コンピユータの周辺端末機器まで、幅広
い分野で使用される極めて重要な電気・電子材料
の一つである。近年の電気・電子機器の小形化、
高効率化の要求にともない、永久磁石材料は益々
高性能化が求められるようになつた。 現在の代表的な永久磁石材料は、アルニコ、ハ
ードフエライトおよび希土類コバルト磁石であ
る。近年のコバルトの原料事情の不安定化に伴な
い、コバルトを20〜30wt％含むアルニコ磁石の
需要は減り、鉄の酸化物を主成分とする安価なハ
ードフエライトが磁石材料の主流を占めるように
なつた。 一方、希土類コバルト磁石はコバルトを50〜
60wt％も含むうえ、希土類鉱石中にあまり含ま
れていないSmを使用するため大変高価であるが、
他の磁石に比べて、磁気特性が格段に高いため、
主として小型で付加価値の高い磁気回路に多用さ
れるようになつた。 そこで、本発明者は先に、高価なSmやCoを必
ずしも含有しない新しい高性能永久磁石としてＲ
−Fe−Ｂ系（ＲはＹを含む希土類元素のうち少
なくとも１種）永久磁石を提案した（特願昭57−
145072号）。 このＲ−Fe−Ｂ系永久磁石は、ＲとしてNdや
Prを中心とする資源的に豊富な軽希土類を用い、
Feを主成分として25MGOe以上の極めて高いエ
ネルギー積を示すすぐれた永久磁石である。 発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のすぐれた磁気特性を有す
るＲ−Fe−Ｂ系永久磁石は主成分として、空気
中で酸化し次第に酸化物を生成し易い希土類元素
及び鉄を含有するため、Ｒ−Fe−Ｂ系永久磁石
を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つた。 この発明は、新規なＲ−Fe−Ｂ系永久磁石の
耐酸化性を改善した希土類・鉄・ボロンを主成分
とする永久磁石の提供を目的としている。 課題を解決するための手段 この発明は、 Ｒ（但しはＹを含む希土類元素のうち少なくと
も１種）８原子％〜30原子％、 B2原子％〜28原子％、 Fe42原子％〜90原子％を主成分とし、 主相が正方晶相からなる永久磁石体表面に、耐
酸化性化成被膜と樹脂層を順次積層被覆してなる
ことを特徴とするＲ−Fe−Ｂ系永久磁石である。 作 用 この発明は、Ｒ−Fe−Ｂ系永久磁石表面に生
成する酸化物を抑制するため、該表面に強固かつ
安定な耐酸化性化成被膜を設けたのち樹脂層を積
層形成するものである。 この発明における耐酸化性化成被膜には、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、耐酸化化成被膜厚み
は、燐酸塩被膜の場合は耐酸化性および強度、コ
ストの面から3μｍ〜10μｍ、クロム酸塩被膜の場
合は2μｍ〜5μｍが好ましい。 この発明における耐酸化化成層の表面に積層す
る耐酸化性樹脂層には、エポキシ樹脂、熱硬化型
アクリル樹脂、アルキド樹脂、メラミン樹脂、シ
リコン樹脂等の塗料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
強改善の目的で、上記の樹脂中に、酸化亜鉛、ク
ロム酸亜鉛、鉛丹などの防錆用顔料を含有してい
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、耐酸化性樹脂中に含有され
る上記の顔料は、樹脂量に対して、80％以下でよ
く、またベンゾトリアゾール量は樹脂量に対し
て、１％以下の含有でよい。 また、この発明において、永久磁石体表面に被
覆した化成被膜に塗布される耐酸化性樹脂層の被
膜方法としては、ハケ塗り法、スプレー法、浸漬
法、電着法等の一般的な塗装方法により塗布した
のち、焼き付けるものであるが、この樹脂層は
5μｍ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、25μｍ以下
の厚みが好ましい。 したがつて、この発明は、ＲとしてNdやPrを
中心とする資源的に豊富な軽希土類を主に用い、
Fe、Ｂ、Ｒ、を主成分とすることにより、
25MGOe以上の極めて高いエネルギー積並びに
高残留磁束密度、高保磁力を有しかつ高い耐酸化
性を有する、すぐれたＲ−Fe−Ｂ系永久磁石を
安価に得ることができる。 組成限定理由 以下に、この発明による永久磁石の組成限定理
由を説明する。 この発明の永久磁石に用いる希土類元素Ｒは、
イツトリウムＹを包含し軽希土類及び重希土類を
包含する希土類元素であり、これらのうち少なく
とも１種、好ましくはNd、Pr等の軽希土類を主
体として、あるいはNd、Pr等との混合物を用い
る。 すなわち、Ｒとしては、 ネオジム（Nd）、プラセオジム（Pr）、 ランタン（La）、セリウム（Ce）、 テルビウム（Tb）、ジスプロシウム（Dy）、 ホルミウム（Ho）、エルビウム（Er）、 ユウロビウム（Eu）、サマリウム（Sm）、 ガドリニウム（Gd）、ツリウム（Tm）、 イツテルビウム（Yb）、ルテチウム（Lu）、 イツトリウム（Ｙ）が包含される。 又、通例Ｒのうち１種をもつて足りるが、実用
上は２種以上の混合物（ミツシユメタル、ジジム
等）を入手上の便宜等の理由により用いることが
でき、Sm、Ｙ、La、Ce、Gd等は他のＲ、特に
Nd、Pr等との混合物として用いることができ
る。 なお、このＲは純希土類元素でなくてもよく、
工業上入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、新規なＲ−Fe−Ｂ系永久磁石における
必須元素であつて、８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、特に高保磁力が得られず、30原子％を越え
るとＲリツ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。よつて、Ｒは８原子％〜30原子％の範囲
とする。 Ｂは、新規なＲ−Fe−Ｂ系永久磁石における
必須元素であつて、２原子％未満では菱面体組織
となり高い保磁力（iHc）は得られず、28原子％
を越えるとＢリツチな非磁性相が多くなり、残留
磁束密度Brが低下するためすぐれた永久磁石が
得られない。よつて、Ｂは２原子％〜28原子％の
範囲とする。 Feは、新規なＲ−Fe−Ｂ系永久磁石において
必須元素であり、42原子％未満では残留磁束密度
Brが低下し、90原子％を越えると高い保磁力が
得られないので、Feは42原子％〜90原子％の含
有とする。 また、この発明による永久磁石用合金におい
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置換量がFeの50％を越え
ると、逆に磁気特性が劣化するため、好ましくな
い。 また、この発明による永久磁石は、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、FeまたはＢの一部を4.0原子％以
下のＣ、3.5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−Fe−Ｂ系永久磁石に対してその保磁力等を
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。 しかし、保磁力改善のための添加に伴ない残留
磁束密度Brの低下を招来するので、従来のハー
ドフエライト磁石の残留磁束密度と同等以上とな
る範囲での添加が望ましい。 9.5原子％以下のAl、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原子％以下のBi、 12.5原子％以下のNb、10.5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、 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種以上含有する場合は、その最
大含有量は当該添加元素のうち最大値を有するも
のの原子百分比％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。 この発明のＲ−Fe−Ｂ系永久磁石において、
結晶相は主相が正方晶であることが不可欠であ
り、微細で均一な合金粉末を得て、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効果的
である。 また、この発明の永久磁石用合金は、体積比で
１％〜50％の非磁性相（酸化物相を除く）を含む
ことを特徴とし、焼結磁石の場合には粒径が１〜
100μｍの範囲にある正方晶系の結晶構造を有す
る化合物を主相とする。 また、この発明のＲ−Fe−Ｂ永久磁石は、磁
場中プレス成型することにより磁気的異方性磁石
が得られ、また、無磁界中でプレス成型すること
により、磁気的等方性磁石を得ることができる。 永久磁石特性 この発明によるＲ−Fe−Ｂ系永久磁石は、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はハードフエライ
トと同等以上となり、最も好ましい組成範囲で
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組成におい
て、Ｒの主成分がその50％以上を軽希土類金属が
占める場合で、R12原子％〜20原子％、B4原子
％〜24原子％、Fe65原子％〜82原子％を主成分
とするとき、焼結磁石の場合に最もすぐれた磁気
特性を示し、特に軽希土類金属がNdの場合には、
（BH）maxはその最大値が33MGOe以上に達す
る。 実施例 以下に、この発明による実施例を示しその効果
を明らかにする。 出発原料として、純度99.9％の電解鉄、B19.4
％を含有し残部はFe及びAl5.3％、Si0.7％、
C0.03％等の不純物からなるフエロボロン合金、
純度99.7％以上のNdを使用し、これらを高周波
溶解したのち水冷銅鋳型に鋳造した。なお、上記
組成はwt％で示す。 その後インゴツトを、スタンプミルにより35メ
ツシユスルーまでに粗粉砕し、次にボールミルに
より３時間粉砕して粒度３〜10μｍの微粉末を得
た。 この微粉末を金型に挿入し、10kOeの磁界中で
配向し、1.5t／cm²の圧力で成形した。 得られた成形体を、1100℃、１時間、Ar中の
条件で焼結し、その後放冷し、さらにAr中で600
℃、２時間の時効処理を施して、この発明による
永久磁石を作製した。 このときの成分組成は、14Nd−8.5B−77.5Fe
であつた。 得られた永久磁石から15mm×10mm×６mm寸法に
試験片を切り出し、第１表に示すように、各試験
片を脱脂、酸洗後、下記条件の燐酸塩処理Ａ、燐
酸塩処理Ｂ、およびクロム酸鉛処理Ｃを行ない、
その後に各試験片を第１表に示す塗料並びに塗膜
条件で処理した。樹脂塗膜後の各試験片の被膜厚
み、磁気特性、耐酸化性、接着強度、寸法精度を
測定した。測定結果は第２表に示す。

【表】

【表】

【表】 耐酸化性試験は、上記試験片を60℃の温度、90
％の湿度の雰囲気に３日間放置した場合の試験片
の酸化増量をもつて評価した。 接着強度試験は、化成処理後に塗膜処理した上
記試験片を、保持板にアラルダイトAW−106（商
品名）なる接着剤で接着した後、試験片にアムス
ラー試験機により剪断力を加えて、単位面積当り
の接着強度を測定した。 寸法精度は、塗膜処理後の試験片の寸法を測定
し、その（最大値）−（最小値）＝Ｒを以て表す。 また、比較のため、本発明の実施例と同一成分
の試験片を化成処理及び塗膜処理の積層処理する
ことなく、酸化試験として上記と同一の60℃、湿
度90％の雰囲気中に、１日間、２目間、３日間放
置した場合の各試料の酸化増量及び酸化膜厚（最
大酸化膜厚値）で評価し、第３表に示す。

【表】

【表】

【表】

【表】

【表】 発明の効果 実施例より明らかなように、比較の無処理試料
は短期間の酸化試験で、磁石合金の表面に酸化被
膜が生成し、時間の経過とともに酸化が内部に進
行し、その結果、磁気特性が劣化したことを確認
した。また、磁気回路に組込まれた比較例磁石の
酸化に伴なう酸化被膜の増大は、磁気回路の空〓
を益々狭くし、最終的には前記空〓部は０とな
り、磁気回路の出力低下、さらには作動困難を来
たすこととなる。 これに対して、この発明によるＲ−Fe−Ｂ系
永久磁石は、接着強度の高い耐酸化性化成被膜と
樹脂層を有するため、第２表に示す如く、耐酸化
性にすぐれていることが明らかである。従つて、
この発明による耐酸化性化成被膜と樹脂層を有す
るＲ−Fe−Ｂ系永久磁石を磁気回路等に組込ん
だ場合に出力特性の安定化及び信頼性の向上にき
わめて有効である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｒ（但しＲはＹを含む希土類元素のうち少な
   くとも１種）８原子％〜30原子％、 B2原子％〜28原子％、 Fe42原子％〜90原子％を主成分とし、 主相が正方晶相からなる永久磁石体表面に耐酸
   化性化成被膜と樹脂層を順次積層被覆してなるこ
   とを特徴とする永久磁石。