JPH0576521B2

JPH0576521B2 -

Info

Publication number: JPH0576521B2
Application number: JP60110793A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Hamada; Tetsuharu Hayakawa
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1985-05-23
Filing date: 1985-05-23
Publication date: 1993-10-22
Also published as: JPS61270308A

Description

【発明の詳細な説明】

利用産業分野この発明は、Fe−Ｂ−Ｒ系永久磁石材料の製
造方法に係り、焼結永久磁石表面の少なくとも１
主面に残存する黒皮、あるいは磁石表面の研削加
工等に伴なう磁石特性の劣化を防止し、さらに磁
石材料の耐食性を改善したFe−Ｂ−Ｒ系永久磁
石材料の製造方法に関する。背景技術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。この希土類コバルト磁石は、磁気特性が格段
にすぐれているため、多種用途に利用されている
が、主成分のSm、Coは共に資源的に不足し、か
つ高価であり、今後長期間にわたつて、安定して
多量に供給されることは困難である。そのため、磁気特性がすぐれ、かつ安価で、さ
らに資源的に豊富で今後の安定供給が可能な組成
元素からなる永久磁石材料が切望されてきた。本出願人は先に、高価なSmやCoを含有しない
新しい高性能永久磁石としてFe−Ｂ−Ｒ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（特開昭59−46008号、特開昭
59−64733号、特開昭59−89401号、特開昭59−
132104号）。この永久磁石は、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、
Ｂ、Feを主成分として25MGOe以上、最高では
45MGOe以上にも達する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。最近、磁気回路の高性能化、小形化に伴ない、
Fe−Ｂ−Ｒ系永久磁石材料が益々注目されてき
た。かかる用途の永久磁石材料を製造するには、
成型焼結した焼結磁石表面の凹凸や歪みを除去す
るため、あるいは表面酸化層を除去するため、さ
らには磁気回路に組込むために、磁石体の全面あ
るいは所要表面を切削加工する必要があり、加工
には外周刃切断機、内周刃切断機、表面研削機、
センタレスグラインダー、ラツピングマシン等が
使用される。しかしながら、上記装置にてFe−Ｂ−Ｒ系永
久磁石材料を研削加工すると、Fe−Ｂ−Ｒ系永
久磁石材料は、主成分として、空気中で極めて酸
化しやすく、直ちに安定な酸化物を生成する希土
類元素及び鉄を含有するため、発熱したり大気と
加工面との接触により酸化層が生成し、磁気特性
の劣化を招来する問題があつた。また、Fe−Ｂ−Ｒ系磁気異方性焼結体からな
る永久磁石を、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。そこで、出願人は先に、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
電解めつき法あるいは電解めつき法により耐食性
金属めつき層を被覆した永久磁石（特願昭58−
162350号）及び磁石体表面にスプレー法あるいは
浸漬法によつて耐食性樹脂層を被覆した永久磁石
を提案（特願昭58−171907号）した。しかし、前者のめつき法では永久磁石体が焼結
体である有孔性のため、この孔内にめつき前処理
で酸性溶液またはアルカリ性溶液が残留し、経年
変化とともに発錆する恐れがあり、また磁石体の
耐薬品性が劣るため、めつき時に磁石表面が腐食
されて密着性・防食性が劣る問題があつた。また後者のスプレー法による樹脂の塗装には方
向性があるため、被処理物表面全体に均一な樹脂
被膜を施すのに多大の工程、手間を要し、特に形
状が複雑な異形磁石体に均一厚みの被膜を施すこ
とは困難であり、また浸漬法では樹脂被膜厚みが
不均一になり、製品寸法制度が悪い問題があつ
た。発明の目的この発明は、希土類・ボロン・鉄を主成分とす
る新規な永久磁石材料において、焼結磁石体の切
削加工に伴なう磁気特性の劣化を改善し、さら
に、腐蝕性薬品等を使用あるいは接触させること
なく、密着性、防蝕性にすぐれた耐食性薄膜層を
被着させた永久磁石材料の製造方法を目的として
いる。発明の構成と効果この発明は、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％、 Fe65原子％〜80原子％を主成分とし、主相が正方晶からなる焼結永久磁石体の表面
に、モース硬度５以上の硬質粉末を加圧気体とと
もに噴射し、上記磁石体の表面層を除去したの
ち、上記磁石体表面にAl薄膜層を被着したこと
を特徴とする永久磁石材料の製造方法である。記述すれば、この発明は、焼結磁石体表面に、
所要性状からなる硬質粉末を、加圧気体ととも
に、噴射し、焼結磁石体の黒皮、酸化層や加工歪
層等の表面層を除去したのち、清浄化された磁石
体表面にAl薄膜層を被着し、酸化や切削加工に
ともなう磁石特性の劣化を改善し、さらに、材料
と表面薄膜層との密着性の改善ならびに材料の耐
食性の改善を図つたものである。また、この発明の永久磁石材料は平均結晶粒径
が１〜80μｍ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。この発明の製造方法は、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、Ｂ、
Feを主成分として25MGOe以上、最高では
45MGOe以上にも達する極めて高いエネルギー
積並びに、高残留磁束密度、高保磁力を示す、す
ぐれた永久磁石であり、かつ研削加工及び酸化層
による磁気特性の劣化を防止し、かつ防蝕性にす
ぐれたAl薄膜を表面に安定被着したFe−Ｂ−Ｒ
系永久磁石材料を、安価に得ることができる。この発明において、モース硬度５以上の硬質粉
末としては、Al₂O₃系、炭化けい素系、ZrO₂系、
炭化硼素系、ガーネツト系等の粉末があり、硬度
の高いAl₂O₃系粉末が好ましい。硬質粉末のモース硬度が、５未満では、研削力
が小さすぎて、研削処理時間に長時間を要して好
ましくない。この発明において、硬質粉末の平均粒奴は20μ
ｍ〜350μｍが好ましく、20μｍ未満では、研削力
が小さすぎて研削に長時間を要し、また、350μ
ｍを越えると、焼結磁石体表面の面粗度が粗くな
りすぎ、研削量が不均一となり、好ましくない。硬質粉末の噴射条件としては、圧力1.0Kg／cm²
未満では、研削処理に長時間を要し、また、圧力
6.0Kg／cm²を越えると磁石体表面の研削量が不均
一となり、面粗度の劣化が懸念されるため、加圧
気体の圧力は1.0Kg／cm²〜6.0Kg／cm²の範囲が好ま
しい。さらに、噴射時間が0.5分間未満では、研削量
が小さくかつ不均一であり、また、60分を越える
と磁石体表面の研削量が多くなり、面粗度が悪化
するため、0.5分〜60分の噴射時間が好ましい。また、硬質粉末の噴射用加圧流体としては、空
気あるいはAr、N₂ガス等の不活性ガスが利用で
きるが、磁石体の酸化防止のためには、不活性ガ
スが好ましく、また、空気を用いる場合は、除湿
を行なつた空気が望ましい。この発明において、焼結磁石体の酸化表面相を
除去した清掃表面に、Al層を被着させるには、
真空蒸着、スパツタリング、イオンプレーテイン
グ等の薄膜形成方法が適宜選定利用できる。ま
た、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、
30μｍ以下の厚みが好ましく、最も好ましくは5μ
ｍ〜25μｍの層厚みである。永久磁石材料の成分限定理由この発明の永久磁石材料に用いる希土類元素Ｒ
は、組成の10原子％〜30原子％を占めるが、Nd、
Pr、Dy、Ho、Toのうち少なくとも１種、ある
いはさらにLu、Ce、Sm、Gd、Er、Eu、Tm、
Yb、La、Ｙのうち少なくとも１種を含むものが
好ましい。また、通常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
ができる。なお、このＲは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、新規な上記系永久磁石材料における、必
須元素であつて、10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リツチは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、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材料における、
必須元素であつて、２原子％未満では、菱面体構
造が主相となり、高い保持力（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、新規な上記系永久磁石において、必須
元素であり、65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、高い保持
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、この発明による永久磁石材料において、
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20％を越える
と、逆に磁気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、この発明による永久磁石材料は、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
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40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保磁力、
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。しかし、保持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、5.0原子％以下のBi、 9.5原子％以下のMb、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Ni、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
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％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晶であることが、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、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。この発明による永久磁石材料は、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、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、この発明永久磁石材料のＲの主成分がそ
の50％以上をNd及びPrを主とする軽希土類金属
で占める場合で、R12原子％〜20原子％、B4原
子％〜24原子％、Fe74原子％〜80原子％、を主
成分とするとき、（BH）max35MGOe以上のす
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、その最大値が45MGOe以上に達す
る。実施例実施例１出発原料として、純度99.9％の電解鉄、フエロ
ボロン合金、純度99.7％以上のNd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、16.0Nd7.0B77.0Feなる組成の鋳塊を得
た。その後このインゴツトを、スタンプミルにより
粗粉砕し、次にボールミルにより微粉砕し、平均
粒度2.8μｍの微粉末を得た。この微粉末を金型に挿入し、15kOeの磁界中で
配向し、磁界に平行方向に、1.2t／cm²の圧力で成
形した。得られた成形体を、1100℃、１時間、Ar雰囲
気中、の条件で焼結し、長さ25mm×幅40mm×厚み
30mm寸法の焼結体を得た。さらにAr中での800℃、１時間と630℃、1.5時
間の２段時効処理を施した。上記の永久磁石体を、大気中で、ダイヤモンド
＃200番を砥石として、回転数2400rpm、送り速
度５mm／minで、長さ５mm×幅10mm×厚み３mm寸
法に切出した。さらに、この切出し試料に、平均粒径50μｍ、
モース硬度12のAl₂O₃硬質粉末を用いて、圧力3.0
Kg／cm²、N₂ガスの加圧気体とともに、15分間噴
射する条件のグリツトブラストを施し、上記磁石
体の表面層を除去した。次に、真空度５×10^-5Torrの真空容器内に、
上記試料を入れ、Arガスを送入し、１×
10^-2TorrのArガス中、400Vの電圧で20分間の放
電を行なつた後、引続き、コーテイング材料とし
て、純度99.99％のAl板を用い、これを加熱し、
蒸発Alをイオン化し、これらイオン化粒子が電
界に引かれて、陰極を構成する前記試験片に付着
し、Al薄膜を形成した。試験片表面に形成した
薄膜厚みは20μｍであつた。上記イオン・プレーテイング条件は、電圧
1.5kV、15分間処理であつた。この試験片に耐食性試験と耐食性試験後の薄膜
の密着強度試験を行なつた。また、耐食性試験前
後の磁気特性を測定した。試験結果及び測定結果
は第１表に示す。また、比較のため、上記試験片に、トリクレン
にて３分間溶剤脱脂し、５％NaOHにて60℃、
３分間のアルカリ脱脂した後、２％HClにて室
温、10秒間の酸洗しワツト浴にて、電流密度
4A／ｄm²、浴温度60℃、20分間の条件にて、電
気ニツケルめつきを行ない表面に20μｍ厚みのニ
ツケルめつき層を有する比較試験片（比較例）を
得た。この試験片に上記の実施例１と同一の試験
及び測定を行ない、その結果を同様に第１表に示
す。耐食性試験は、上記試験片を60℃の温度90％の
湿度の雰囲気に、500時間放置した場合の試験片
外観状況でもつて評価した。また、密着強度試験は、耐食性試験後の上記試
験片を、破断して破断面を観察することで評価し
た。

【表】第１表より明らかなように、この発明方法によ
り、切削加工あるいは切削加工による磁気特性の
劣化が改善され、さらに、耐食性にすぐれた永久
磁石が得られ、その効果が著しいことが分る。

Claims

【特許請求の範囲】

１Ｒ（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、
主相が正方晶からなる焼結永久磁石体の表面に、
モース硬度５以上の硬質粉末を加圧気体とともに
噴射し、上記磁石体の表面層を除去したのち、上
記磁石体表面にAl薄膜層を被着したことを特徴
とする永久磁石材料の製造方法。