JPH04287302A

JPH04287302A - 永久磁石およびその製造方法

Info

Publication number: JPH04287302A
Application number: JP3075805A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nagai; 永井　武司; Koichi Yajima; 弘一矢島; Masaatsu Hatsuta; 八田　誠厚
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1991-03-15
Filing date: 1991-03-15
Publication date: 1992-10-12

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】【０００１】【産業上の利用分野】本発明は、表面磁束密度の端部へ
の集中を抑制した永久磁石とその製造方法に関する。【０００２】【従来の技術】高性能を有する永久磁石のうち、例えば
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ等（ＲはＹを含む希土類元素の１種以上）
の焼結磁石では、耐食性を向上し、防錆を図るため、永
久磁石体の表面に、必要に応じ、酸処理等の前処理を施
したのち、例えば電気めっき等により、Ｎｉ等を、成膜
している。【０００３】【発明が解決しようとする課題】しかし、永久磁石体の
表面磁束は、中央部より端部に集中しいるので、端部と
中央部で均一な膜厚のＮｉ被膜を設けると、表面磁束は
磁石主面の端部で大きく、中央部で小さくなってしまい
、これを、例えば、ボイス・コイル・モータ等に用いる
場合、大きな性能上の欠陥となる。【０００４】本発明の主たる目的は、永久磁石に表面処
理を施して、耐食性被膜を形成する際に、その材質と膜
厚を制御して、端部の表面磁束密度の集中を抑制した永
久磁石とその製造方法を提供することにある。【０００５】【課題を解決するための手段】このような目的は下記（
１）〜（９）の本発明により達成される。【０００６】（１）永久磁石体表面に電気めっきによっ
て形成された強磁性体被膜を有する永久磁石において、
この永久磁石体の主面には、前記強磁性体被膜が、中央
部よりも端部にて厚い膜厚で設層されていることを特徴
とする永久磁石。【０００７】（２）前記端部の膜厚が、中央部の膜厚の
１．５〜１０倍である上記（１）に記載の永久磁石。【０００８】（３）前記強磁性体被膜が、ＮｉまたはＮ
ｉ合金のめっき膜である上記（１）または（２）に記載
の永久磁石。【０００９】（４）前記永久磁石体の主面の長さは５ｍ
ｍ以上である上記（１）ないし（３）のいずれかに記載
の永久磁石。【００１０】（５）永久磁石体に、電気めっきにより強
磁性体被膜を形成するに際し、前記永久磁石体主表面の
端部の成膜速度を、中央部の成膜速度より大として、前
記主面上の前記強磁性体被膜の膜厚を端部が中央部より
大となるように成膜することを特徴とする永久磁石の製
造方法。【００１１】（６）前記端部の成膜速度を、前記中央部
の成膜速度の１．５〜１０倍となるように成膜して、前
記端部の膜厚を前記中央部の膜厚の１．５〜１０倍とす
る上記（５）に記載の永久磁石の製造方法。【００１２】（７）前記電気めっきの電流密度が０．２
Ａ／ｄｍ２　以上である上記（５）または（６）に記載
の永久磁石の製造方法。【００１３】（８）前記主面の長さが５ｍｍ以上である
上記（５）ないし（７）のいずれかに記載の永久磁石の
製造方法。【００１４】（９）前記強磁性体被膜がＮｉまたはＮｉ
合金のめっき膜である上記（５）ないし（８）のいずれ
かに記載の永久磁石の製造方法。【００１５】【作用】本発明では、永久磁石体に成膜する耐食性被膜
の材質として、強磁性体を用い、その膜厚を厚くする程
、表面磁束密度が小さくなることを利用する。すなわち
成膜時の電着の均一性を規制し、強磁性体被膜の膜厚を
、主面の端部で厚く、中央部で薄くなるようにし、永久
磁石の端部における表面磁束密度の集中を抑える。この
ような電着の均一性を規制するには、電気めっきの際の
電流密度を制御して、端部の成膜速度を中央部より大き
くする。【００１６】【具体的構成】以下、本発明の具体的構成について詳細
に説明する。【００１７】本発明においては、永久磁石体上への強磁
性体被膜の設層方法として、電気めっきを用いる。他の
液相めっき、あるいはスパッタ、イオンプレーティング
、真空蒸着等の各種気相めっき、浸漬塗布、刷毛塗布、
注入、溶融めっき、電着塗布等の各種の塗布法では、、
本発明のような膜厚制御を行うのは困難である。【００１８】また、被膜構成材料が強磁性体でなければ
、表面磁束の均一化を図れない。そして、電気めっきに
よる強磁性体被膜は、量産性に優れ、また単に耐食性を
改善するだけでなく、機械的強度においても補強効果を
発揮するため有用である。【００１９】図３、図２は電気めっきを、場所的に均一
な電流密度で行った場合に、磁石体１上へ成膜された強
磁性体被膜２の磁石体主面の端部３および中央部４にお
ける膜厚分布と表面磁束密度との関係を示したものであ
る。【００２０】図３に示されるように、強磁性体被膜２が
永久磁石体１表面の各部で均一な膜厚に形成されたとき
には、磁束計で表面磁束密度を測定すると、図２の曲線
ｂで示されるように、永久磁石素体の磁束密度には分布
が存在するので、表面磁束密度は主面の端部３で大きく
なり、中央部４で小さくなってしまう。すなわち、端部
には、中央部からｘの高さをもつ磁束密度の盛り上がり
が存在する。【００２１】本発明では、図１に示されるように、この
磁石素体の不均一な表面磁束密度を矯正するために、永
久磁石体１上に形成された、強磁性体被膜２の主面端部
３の膜厚を中央部４の膜厚の、好ましくは１．５〜１０
倍とする。永久磁石体１の表面磁束密度は、強磁性体被
膜２の膜厚が厚くなる程小さくなるので、端部３と中央
部４の膜厚比を上記の値（１．５〜１０）とすることに
より永久磁石の端部における磁束密度の集中による盛り
上がりを、図２の曲線ａで示されるように、高さｙに抑
えることができる。この場合、（ｘ−ｙ）／ｘは５〜３
０％程度となり、磁束密度の集中は５〜３０％抑制され
る。この結果、均一な磁束密度をもつ主面の領域も増大
する。【００２２】このような膜厚分布をもつ強磁性体被膜２
は、電気めっきの際に端部３と中央部４とで成膜速度を
変えることによって得られる。そして強磁性体被膜２の
このような膜厚比は、中央部４の成膜速度を、バレルめ
っき法では、０．０６５μｍ／ｍｉｎ　程度以上、特に
０．０８μｍ／ｍｉｎ　以上とし、またラックめっき法
では、０．３５μｍ／ｍｉｎ　以上、特に０．４μｍ／
ｍｉｎ　以上とし、端部３の成膜速度を中央部４の成膜
速度の１．５〜１０倍とすることにより得られる。成膜
速度の比をこのような値とすることで端部３と中央部４
の膜厚比を前記の値とすることができる。【００２３】このように、成膜速度を端部３と中央部４
で変えるには、電気めっきの際の電流密度により、端部
３と中央部４の電界分布を制御すればよい。電流密度は
、０．２Ａ／ｄｍ２　以上、特に、０．５Ａ／ｄｍ２以
上とするのが好ましい。電流密度をこのような値とする
ことで、端部３と中央部４との電界分布が生じ、端部３
での強磁性体被膜２の膜厚が厚くなる。ただし、電流密
度が大きすぎると、陰極近傍での水素発生が増大し、水
素が吸蔵され、密着性が低下してくるので、電流密度は
１５Ａ／ｄｍ２　以下、特に１０Ａ／ｄｍ２　とするこ
とが好ましい。【００２４】なお、永久磁石体の主面の長さは、５ｍｍ
以上、通常は１０〜１００ｍｍとすることが好ましい。主面長を長くすることにより、端部での電解変化および
膜厚変化を大きくできるからである。【００２５】このような場合、永久磁石体の複数をバレ
ル中に収納し、バレルを回転しつつ、バレルと磁石体と
の接触を行ないながら通電を行なうバレルめっき法を用
いてもよい。ただし、ラックに磁石体を保持して通電を
行なうラックめっき法を用いる場合には、遮蔽板などを
設置して、精度よく電流密度や電解分布を制御でき、膜
厚分布を精度よく形成することができる。【００２６】このようにして成膜される強磁性体被膜の
材質としては、金属、合金、金属化合物等を用いること
ができるが、特にＮｉおよびＮｉ合金を用いることが好
適である。強磁性体被膜としてＮｉおよびＮｉ合金を用
いることにより、被膜の強度を高め、優れた防錆効果を
得ることができる。【００２７】このようなＮｉの電気めっきに用いるめっ
き浴としては、塩化ニッケル成分を含有しないワット浴
、スルファミン酸浴や、ホウフッ化浴、臭化ニッケル浴
等が挙げられる。ただし、この場合陽極の溶解が少なく
なるため、ニッケルイオンを浴に補充する必要が生じる
。このニッケルイオンは、硫酸ニッケルあるいは臭化ニ
ッケルの溶液として補充するのが好ましい。【００２８】例えば、これらのうちでは、Ｎｉ被膜がよ
り高い剥離強度を示す上で、特にスルファミン酸浴を用
いることが好ましく、以下の組成のものが挙げられる。　　Ｎｉ（ＮＨ２　ＳＯ３　）２　・４Ｈ２　Ｏ　　　
　　　　　１５０〜６００ｇ／リットル　　ＮｉＢｒ２
　・６Ｈ２　Ｏ　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　０〜３０ｇ／リットル　　ホウ酸　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　３０〜６０ｇ／リットル【００２９】この際、浴中の
水も塩素を含有しないことが好ましく、浴中の塩素量は
１００ｐｐｍ　以下とすることが好ましい。このように
、めっき浴から塩素成分を除くことによって主に経時に
よるフクレの発生を防止することができる。【００３０】めっき条件は、ｐＨ３〜６、特に好ましく
は４〜５、温度２０〜７０℃程度とすればよい。【００３１】ｐＨがこの範囲未満では、磁石体が溶解し
てしまい、ｐＨがこの範囲をこえると水酸化ニッケルの
沈澱が析出し、めっき膜が脆くなってしまう。【００３２】なお、強磁性体被膜の材質として、Ｎｉ合
金を用いる場合には、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｃｒ等
の１種以上と、６０ｗｔ％　以上のＮｉとを含む合金と
すればよい。【００３３】本発明においては、必要に応じてめっき技
術ガイドブック（東京鍍金材料共同組合発行）１１５ペ
ージに記載されているような自然電位の異なる公知のダ
ブルニッケルめっき、トリニッケルめっき等の耐食性向
上を目的とした多層めっきも好ましく用いることができ
る。また、銅めっき層を用い、これに別の強磁性体被膜
、例えばＮｉめっき層を重ねて設層してもよい。【００３４】これらの電気めっきによる強磁性体被膜の
設層に際しては磁石体の寸法・形状に応じてラックめっ
き法またはバレルめっき法を適宜適用する。【００３５】一般に、ラックめっき法で処理されるよう
な寸法の大きい磁石体では無欠陥な強磁性体を必要とす
る面積が広いため、強磁性被膜厚みを厚くする必要があ
り、電気めっきのみによる強磁性体被膜の望ましい厚み
は、中央部で２０〜３０μｍである。【００３６】一方、バレルめっき法で大量に処理される
ような表面積が小さく、自重数十ｇ以下の磁石体におけ
る電気めっきのみによる望ましい強磁性体被膜厚みは中
央部で１０〜２０μｍ　である。【００３７】また、必要があればこれらの電気めっきに
よる強磁性体被膜の上にさらに他の手法による強磁性体
被膜、例えば無電解めっき層、各種塗布法による樹脂層
などを設層することもでき、この場合には電気めっきに
よる強磁性体被膜を薄くすることが可能である。このよ
うな強磁性体被膜を形成する際には、あらかじめ、公知
の各種前処理を行うことができる。【００３８】本発明において強磁性体被膜が表面に設層
される永久磁石体の代表例は、Ｒ（ただし、ＲはＹを含
む希土類元素の１種以上）、ＦｅおよびＢを含有するも
のである。【００３９】Ｒ、Ｆｅ、およびＢの含有量は、５．５ａ
ｔ％　≦Ｒ　≦３０ａｔ％４２ａｔ％　≦Ｆｅ≦９０ａｔ％２ａｔ％　≦Ｂ≦２８ａｔ％であることが好ましい。【００４０】特に、永久磁石体を焼結法により製造する
場合、下記の組成であることが好ましい。希土類元素Ｒ
としては、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｈｏ、Ｔｂのうち少なくとも１
種、あるいはさらに、Ｌａ、Ｓｍ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｅｒ、
Ｅｕ、Ｐｍ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｙのうち１種以上を含むもの
が好ましい。なお、Ｒとして２種以上の元素を用いる場
合、原料としてミッシュメタル等の混合物を用いること
もできる。【００４１】Ｒの含有量は、８〜３０ａｔ％であること
が好ましい。８ａｔ％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、高い保磁力（ｉＨｃ）
が得られず、３０ａｔ％を超えると、Ｒリッチな非磁性
相が多くなり、残留磁束密度（Ｂｒ）が低下する。【００４２】Ｆｅの含有量は４２〜９０ａｔ％であるこ
とが好ましい。Ｆｅが４２ａｔ％未満であるとＢｒが低
下し、９０ａｔ％を超えると、ｉＨｃが低下する。Ｂの
含有量は、２〜２８ａｔ％であることが好ましい。Ｂが
２ａｔ％未満であると菱面体組織となるためｉＨｃが不
十分であり、２８ａｔ％をこえるとＢリッチな非磁性相
が多くなるため、ＢＲが低下する。【００４３】なお、Ｆｅの一部をＣｏで置換することに
より、磁気特性を損なうことなく温度特性を改善するこ
とができる。この場合、Ｃｏ置換量がＦｅの５０％を超
えると磁気特性が劣化するため、Ｃｏ置換量は５０％以
下とすることが好ましい。【００４４】また、Ｒ、ＦｅおよびＢの他、不可避的不
純物として、Ｎｉ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃａとが全体の
３ａｔ％以下含有されていてもよい。【００４５】さらに、Ｂの１部を、Ｃ、Ｐ、Ｓ、Ｃｕの
うちの１種以上で置換することにより、生産性の向上お
よび低コスト化が実現できる。この場合、置換量は全体
の４ａｔ％以下であることが好ましい。また、保磁力の
向上、生産性の向上、低コスト化のために、Ａｌ、Ｔｉ
、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｂｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｂ
、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｈｆ等の１種以上を
添加してもよい。この場合、添加量は総計で１０ａｔ％
以下とすることが好ましい。【００４６】このような、永久磁石体は、実質的に正方
晶系の結晶構造の主相を有する。【００４７】この主相の粒径は、１〜１００μｍ　程度
であることが好ましい。【００４８】そして、通常、体積比で１〜５０％の非磁
性相を含むものである。【００４９】このような永久磁石体は、前述した特開昭
６１−１８５９１０号公報等に開示されている。【００５０】上記のような永久磁石体は、以下に述べる
ような焼結法により製造されることが好ましい。【００５１】まず、所望の組成の合金を鋳造し、インゴ
ットを得る。得られたインゴットを、スタンプミル等に
より粒径１０〜１００μｍ　程度の粗粉砕し、次いで、
ボールミル等により０．５〜５μｍ　程度の粒径に微粉
砕する。得られた粉末を、好ましくは磁場中にて成形す
る。この場合、磁場強度は１０ｋＯｅ　以上、　成形圧力ハ
　１　〜５ｔ／ｃｍ２　程度であることが好ましい。【００５２】得られた成形体を、１０００〜１２００℃
で０．５〜５時間焼結し、急冷する。なお、焼結雰囲気
は、Ａｒガス等の不活性ガス雰囲気であることが好まし
い。この後、好ましくは不活性ガス雰囲気中で、５００
〜９００℃にて１〜５時間時効処理を行う。【００５３】その他、各種希土類磁石は、いずれも本発
明に適用可能である。【００５４】【実施例】以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明
をさらに詳細に説明する。実施例１粉末冶金法によって作成した１４Ｎｄ−１Ｄｙ−７Ｂ−
７８Ｆｅ（数字は原子比）の組成を持つ焼結体をＡｒ雰
囲気中で６００℃にて２時間時効処理を施し、５６×４
０×８（ｍｍ）の大きさに加工し、さらにバレル研磨処
理により面取りを行なって永久磁石を得た。次いでこの
永久磁石１０枚のサンプルを硝酸濃度：０．４５Ｎの処
理液１０リットルに、３０℃で１分間浸漬して表面層を
溶解した。【００５５】上記処理済の試料をイオン交換水中で超音
波洗浄した後、下記の組成のめっき浴を用いてラック法
によりめっきを行なった。めっき電流密度は０．１Ａ／
ｄｍ２　とし、また浴温は５０℃、浴ｐＨは４．５とし
た。　　Ｎｉ（ＮＨ２　ＳＯ３　）２　・４Ｈ２　Ｏ　　　
　　　　　６００ｇ　／リットル　　ＮｉＢｒ２　・６
Ｈ２　Ｏ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１
０ｇ　／リットル　　　　　　　　　　　　　　　　ホ
ウ酸　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　４０ｇ　／リットル　　　　　
　　　　　　　　　【００５６】このもののめっき膜の
膜厚は主面の端部で３５μｍ　、中央部で２５μｍ　と
ほぼ均一な膜厚を示した。なお膜厚はセイコー電子蛍光
Ｘ線膜厚計により測定した。またこのものの表面磁束密
度を磁束計で測定したところ、端部で２７００Ｇ、中央
部で１５００Ｇで、ｘ＝１２００Ｇであった。【００５７】これとは別に、前記と同一のめっき浴を用
い、電流密度４Ａ／ｄｍ２　で電気めっきをおこなった
。めっき膜の成膜速度は端部で０．９μｍ　／ｍｉｎ、
中央部で０．４５μｍ　／ｍｉｎ　であり、その比は２
：１であった。【００５８】このもののめっき膜の膜厚は主面の端部で
５０μｍ　、中央部で２５μｍ　となり、その比は２：
１であった。得られた試料の表面磁束密度を磁束計にて
測定したところ端部で２５００Ｇ、中央部で１５００Ｇ
となり、ｙ＝１０００Ｇとなり、（ｘ−ｙ）／ｘ＝１７
％と、磁石体の端部の表面磁束密度の集中を１７％抑え
ることができる。【００５９】以上の結果から端部と中央部の膜厚比が１
．５〜１０である本発明の永久磁石は、端部の表面磁束
密度の集中を改善できることがわかる。【００６０】【発明の効果】本発明の永久磁石は主面の端部の膜厚が
中央部の１．５〜１０倍である強磁性体被膜を有し、磁
石体端部の表面磁束密度の集中を５〜３０％緩和するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の永久磁石を示す断面図である。

【図２】図１の永久磁石の表面磁束密度分布を示すグラ
フである。

【図３】従来の永久磁石を示す断面図である。

【符号の説明】

１　　永久磁石体２　　強磁性体被膜３　　主面端部４　　主面中央部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　永久磁石体表面に電気めっきによって
形成された強磁性体被膜を有する永久磁石において、こ
の永久磁石体の主面には、前記強磁性体被膜が、中央部
よりも端部にて厚い膜厚で設層されていることを特徴と
する永久磁石。
【請求項２】　　前記端部の膜厚が、中央部の膜厚の１
．５〜１０倍である請求項１に記載の永久磁石。
【請求項３】　　前記強磁性体被膜が、ＮｉまたはＮｉ
合金のめっき膜である請求項１または２に記載の永久磁
石。
【請求項４】　　前記永久磁石体の主面の長さは５ｍｍ
以上である請求項１ないし３のいずれかに記載の永久磁
石。
【請求項５】　　永久磁石体に、電気めっきにより強磁
性体被膜を形成するに際し、前記永久磁石体主表面の端
部の成膜速度を、中央部の成膜速度より大として、前記
主面上の前記強磁性体被膜の膜厚を端部が中央部より大
となるように成膜することを特徴とする永久磁石の製造
方法。
【請求項６】　　前記端部の成膜速度を、前記中央部の
成膜速度の１．５〜１０倍となるように成膜して、前記
端部の膜厚を前記中央部の膜厚の１．５〜１０倍とする
請求項５に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項７】　　前記電気めっきの電流密度が０．２Ａ
／ｄｍ２　以上である請求項５または６に記載の永久磁
石の製造方法。
【請求項８】　　前記主面の長さが５ｍｍ以上である請
求項５ないし７のいずれかに記載の永久磁石の製造方法
。
【請求項９】　　前記強磁性体被膜がＮｉまたはＮｉ合
金のめっき膜である請求項５ないし８のいずれかに記載
の永久磁石の製造方法。