JPH06349619A - 耐食性永久磁石およびその製造方法 - Google Patents
耐食性永久磁石およびその製造方法Info
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- JPH06349619A JPH06349619A JP5166286A JP16628693A JPH06349619A JP H06349619 A JPH06349619 A JP H06349619A JP 5166286 A JP5166286 A JP 5166286A JP 16628693 A JP16628693 A JP 16628693A JP H06349619 A JPH06349619 A JP H06349619A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 温度８０℃、相対湿度９０％の雰囲気条件下
で長時間放置した場合の初期磁石特性からの劣化を極力
少なくし、安定した高磁石特性を有するＦｅ−Ｂ−Ｒａ
系永久磁石の提供。 【構成】 Ｆｅ−Ｂ−Ｒａ系永久磁石体表面をイオンス
パッター法等により清浄化した後、前記磁石体表面にイ
オンプレーティング法等の薄膜形成法によりＴｉ被膜を
形成後、特定条件のＡｒガスとＮ2ガスとの混合ガスを
導入しながらイオンプレーティング等の薄膜形成法を行
って、前記Ｔｉ被膜表面に順次Ｎ濃度が増加するＮ拡散
層を形成後、Ｎ2ガス中にてイオン反応プレーティング
等の薄膜形成法を行って、ＴｉＮ被膜を形成。 【効果】 温度８０℃、相対湿度９０％の条件下で、１
０００時間放置した後、その磁石特性の劣化は初期磁石
特性の２％以下である。
で長時間放置した場合の初期磁石特性からの劣化を極力
少なくし、安定した高磁石特性を有するＦｅ−Ｂ−Ｒａ
系永久磁石の提供。 【構成】 Ｆｅ−Ｂ−Ｒａ系永久磁石体表面をイオンス
パッター法等により清浄化した後、前記磁石体表面にイ
オンプレーティング法等の薄膜形成法によりＴｉ被膜を
形成後、特定条件のＡｒガスとＮ2ガスとの混合ガスを
導入しながらイオンプレーティング等の薄膜形成法を行
って、前記Ｔｉ被膜表面に順次Ｎ濃度が増加するＮ拡散
層を形成後、Ｎ2ガス中にてイオン反応プレーティング
等の薄膜形成法を行って、ＴｉＮ被膜を形成。 【効果】 温度８０℃、相対湿度９０％の条件下で、１
０００時間放置した後、その磁石特性の劣化は初期磁石
特性の２％以下である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高磁気特性を有しか
つ密着性がすぐれ、耐食性、耐酸、耐アルカリ性、耐摩
耗性にすぐれた耐食性被膜を設けたＦｅ−Ｂ−Ｒａ系永
久磁石に係り、耐食性、特に８０℃、相対湿度９０％の
雰囲気に長時間放置した場合の初期磁石特性からの劣化
が少なく、きわめて安定した磁石特性を有する耐食性永
久磁石およびその製造方法に関する。
つ密着性がすぐれ、耐食性、耐酸、耐アルカリ性、耐摩
耗性にすぐれた耐食性被膜を設けたＦｅ−Ｂ−Ｒａ系永
久磁石に係り、耐食性、特に８０℃、相対湿度９０％の
雰囲気に長時間放置した場合の初期磁石特性からの劣化
が少なく、きわめて安定した磁石特性を有する耐食性永
久磁石およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】先に、ＮｄやＰｒを中心とする資源的に
豊富な軽希土類を用いてＢ，Ｆｅを主成分とし、高価な
ＳｍやＣｏを含有せず、従来の希土類コバルト磁石の最
高特性を大幅に超える新しい高性能永久磁石として、Ｆ
ｅ−Ｂ−Ｒａ系永久磁石が提案されている（特開昭５９
−４６００８号公報、特開昭５９−８９４０１号公
報）。
豊富な軽希土類を用いてＢ，Ｆｅを主成分とし、高価な
ＳｍやＣｏを含有せず、従来の希土類コバルト磁石の最
高特性を大幅に超える新しい高性能永久磁石として、Ｆ
ｅ−Ｂ−Ｒａ系永久磁石が提案されている（特開昭５９
−４６００８号公報、特開昭５９−８９４０１号公
報）。
【０００３】前記磁石合金のキュリー点は、一般に３０
０℃〜３７０℃であるが、Ｆｅの一部をＣｏにて置換す
ることにより、より高いキュリー点を有するＦｅ−Ｂ−
Ｒａ系永久磁石（特開昭５９−６４７３３号、特開昭５
９−１３２１０４号）を得ており、さらに、前記Ｃｏ含
有のＦｅ−Ｂ−Ｒａ系希土類永久磁石と同等以上のキュ
リー点並びにより高い（ＢＨ）ｍａｘを有し、その温度
特性、特にｉＨｃを向上させるため、希土類元素（Ｒ
ａ）としてＮｄやＰｒ等の軽希土類を中心としたＣｏ含
有のＦｅ−Ｂ−Ｒａ系希土類永久磁石のＲａの一部にＤ
ｙ、Ｔｂ等の重希土類のうち少なくとも１種を含有する
ことにより、２５ＭＧＯｅ以上の極めて高い（ＢＨ）ｍ
ａｘを保有したままで、ｉＨｃをさらに向上させたＣｏ
含有のＦｅ−Ｂ−Ｒａ系希土類永久磁石が提案（特開昭
６０−３４００５号）されている。
０℃〜３７０℃であるが、Ｆｅの一部をＣｏにて置換す
ることにより、より高いキュリー点を有するＦｅ−Ｂ−
Ｒａ系永久磁石（特開昭５９−６４７３３号、特開昭５
９−１３２１０４号）を得ており、さらに、前記Ｃｏ含
有のＦｅ−Ｂ−Ｒａ系希土類永久磁石と同等以上のキュ
リー点並びにより高い（ＢＨ）ｍａｘを有し、その温度
特性、特にｉＨｃを向上させるため、希土類元素（Ｒ
ａ）としてＮｄやＰｒ等の軽希土類を中心としたＣｏ含
有のＦｅ−Ｂ−Ｒａ系希土類永久磁石のＲａの一部にＤ
ｙ、Ｔｂ等の重希土類のうち少なくとも１種を含有する
ことにより、２５ＭＧＯｅ以上の極めて高い（ＢＨ）ｍ
ａｘを保有したままで、ｉＨｃをさらに向上させたＣｏ
含有のＦｅ−Ｂ−Ｒａ系希土類永久磁石が提案（特開昭
６０−３４００５号）されている。
【０００４】しかしながら、上記のすぐれた磁気特性を
有するＦｅ−Ｂ−Ｒａ系磁気異方性焼結体からなる永久
磁石は主成分として、空気中で酸化し易い希土類元素及
び鉄を含有するため、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った。
有するＦｅ−Ｂ−Ｒａ系磁気異方性焼結体からなる永久
磁石は主成分として、空気中で酸化し易い希土類元素及
び鉄を含有するため、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った。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、上記のＦｅ−
Ｂ−Ｒａ系永久磁石の耐食性の改善のため、磁石体表面
に無電解めっき法あるいは電解めっき法により耐食性金
属めっき層を被覆した永久磁石（特願昭５８ー１６２３
５０号）が提案されているが、このめっき法では永久磁
石体が焼結体で有孔性のため、この孔内にめっき前処理
での酸性溶液またはアルカリ溶液が残留し、経年変化と
ともに腐食する恐れがあり、また磁石体の耐薬品性が劣
るため、めっき時に磁石表面が腐食されて密着性、防蝕
性が劣る問題があった。また、耐食性めっきを設けて
も、温度６０℃、相対湿度９０％の条件下の耐食性試験
で１００時間放置にて、磁石特性は初期磁石特性の１０
％以上劣化し、非常に不安定であった。
Ｂ−Ｒａ系永久磁石の耐食性の改善のため、磁石体表面
に無電解めっき法あるいは電解めっき法により耐食性金
属めっき層を被覆した永久磁石（特願昭５８ー１６２３
５０号）が提案されているが、このめっき法では永久磁
石体が焼結体で有孔性のため、この孔内にめっき前処理
での酸性溶液またはアルカリ溶液が残留し、経年変化と
ともに腐食する恐れがあり、また磁石体の耐薬品性が劣
るため、めっき時に磁石表面が腐食されて密着性、防蝕
性が劣る問題があった。また、耐食性めっきを設けて
も、温度６０℃、相対湿度９０％の条件下の耐食性試験
で１００時間放置にて、磁石特性は初期磁石特性の１０
％以上劣化し、非常に不安定であった。
【０００６】そのため、Ｆｅ−Ｂ−Ｒａ系永久磁石の耐
食性の改善向上のため、前記磁石表面にイオンプレーテ
ィング法、イオンスパッタリング法等により、ＴｉＮ、
Ｔｉ被膜を被着して耐食性の改善向上することが提案
（特開昭６１−１５０２０１号公報）されている。しか
し、ＴｉＮ被膜はＦｅ−Ｂ−Ｒａ系磁石体と結晶構造の
他熱膨張係数、延性等が相違するため密着性が悪く、ま
たＴｉ被膜は密着性、耐食性は良好であるが、耐摩耗性
が低い等の欠点があり、そのためＦｅ−Ｂ−Ｒａ系永久
磁石体表面にＴｉとＴｉＮの積層被膜を被着することが
提案（特開昭６３−９９１９号）されている。ところ
が、Ｔｉ被膜とＴｉＮ被膜は結晶構造、熱膨張係数及び
延性等が異なるため、その密着性が悪く、剥離等を生じ
て、耐食性の低下を招来する問題があった。
食性の改善向上のため、前記磁石表面にイオンプレーテ
ィング法、イオンスパッタリング法等により、ＴｉＮ、
Ｔｉ被膜を被着して耐食性の改善向上することが提案
（特開昭６１−１５０２０１号公報）されている。しか
し、ＴｉＮ被膜はＦｅ−Ｂ−Ｒａ系磁石体と結晶構造の
他熱膨張係数、延性等が相違するため密着性が悪く、ま
たＴｉ被膜は密着性、耐食性は良好であるが、耐摩耗性
が低い等の欠点があり、そのためＦｅ−Ｂ−Ｒａ系永久
磁石体表面にＴｉとＴｉＮの積層被膜を被着することが
提案（特開昭６３−９９１９号）されている。ところ
が、Ｔｉ被膜とＴｉＮ被膜は結晶構造、熱膨張係数及び
延性等が異なるため、その密着性が悪く、剥離等を生じ
て、耐食性の低下を招来する問題があった。
【０００７】この発明は、Ｆｅ−Ｂ−Ｒａ系永久磁石下
地との密着性にすぐれ、耐摩耗性、耐食性の改善向上を
目的に、特に温度８０℃、相対湿度９０％の雰囲気条件
下で長時間放置した場合の初期磁石特性からの劣化を極
力少なくし、安定した高磁石特性、耐摩耗性、耐食性を
有するＦｅ−Ｂ−Ｒａ系永久磁石を安価に提供すること
を目的とする。
地との密着性にすぐれ、耐摩耗性、耐食性の改善向上を
目的に、特に温度８０℃、相対湿度９０％の雰囲気条件
下で長時間放置した場合の初期磁石特性からの劣化を極
力少なくし、安定した高磁石特性、耐摩耗性、耐食性を
有するＦｅ−Ｂ−Ｒａ系永久磁石を安価に提供すること
を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は、すぐれた耐
食性、特に温度８０℃、相対湿度９０％の雰囲気条件下
で長時間放置した場合においても、下地との密着性がす
ぐれ、被着した耐食性金属被膜の耐食性、耐摩耗性によ
り、その磁石特性の安定したＦｅ−Ｂ−Ｒａ系永久磁石
を目的に永久磁石体表面へのＴｉＮ被膜形成法について
種々検討した結果、磁石体表面をイオンスパッター法等
により清浄化した後、前記磁石体表面にイオンプレーテ
ィング法等の薄膜形成法により特定膜厚のＴｉ被膜を形
成後、特定条件のＡｒガスとＮ2ガスとの混合ガスを導
入しながらイオンプレーティング等の薄膜形成法を行っ
て、前記Ｔｉ被膜表面の特定膜厚に表面に近づくにつれ
て、Ｎ濃度が増加するＮ拡散層を形成後、Ｎ2ガス中に
てイオン反応プレーティング等の薄膜形成法を行って、
特定層厚のＴｉＮ被膜を形成することにより、Ｔｉ被膜
とＴｉＮ被膜との密着性が著しく改善できることを知見
し、この発明を完成した。
食性、特に温度８０℃、相対湿度９０％の雰囲気条件下
で長時間放置した場合においても、下地との密着性がす
ぐれ、被着した耐食性金属被膜の耐食性、耐摩耗性によ
り、その磁石特性の安定したＦｅ−Ｂ−Ｒａ系永久磁石
を目的に永久磁石体表面へのＴｉＮ被膜形成法について
種々検討した結果、磁石体表面をイオンスパッター法等
により清浄化した後、前記磁石体表面にイオンプレーテ
ィング法等の薄膜形成法により特定膜厚のＴｉ被膜を形
成後、特定条件のＡｒガスとＮ2ガスとの混合ガスを導
入しながらイオンプレーティング等の薄膜形成法を行っ
て、前記Ｔｉ被膜表面の特定膜厚に表面に近づくにつれ
て、Ｎ濃度が増加するＮ拡散層を形成後、Ｎ2ガス中に
てイオン反応プレーティング等の薄膜形成法を行って、
特定層厚のＴｉＮ被膜を形成することにより、Ｔｉ被膜
とＴｉＮ被膜との密着性が著しく改善できることを知見
し、この発明を完成した。
【０００９】すなわち、この発明は主相が正方晶相から
なるＦｅ−Ｂ−Ｒａ系永久磁石体表面に、膜厚０．１μ
ｍ〜３．０μｍのＴｉ被膜を介して膜厚０．５μｍ〜１
０μｍにＴｉＮ被膜層が形成され、前記Ｔｉ被膜面に磁
石体側よりＴｉＮ被膜層に向かってＮ2濃度が連続的に
増加する膜厚０．０５μｍ〜２．０μｍのＮ拡散層（組
成ＴｉＮｘ）を有することを特徴とする耐食性永久磁石
である。また、この発明は主相が正方晶相からなるＦｅ
−Ｂ−Ｒａ系永久磁石体表面を洗浄化した後、薄膜形成
法により、前記磁石体面に膜厚０．１μｍ〜３．０μｍ
のＴｉ被膜を形成後、処理容器内にＡｒとＮ2混合ガス
をＮ2量を連続的に増加させながら導入して、Ｔｉ被膜
内にＮ2濃度が増加する膜厚０．０５〜２．０μｍのＮ
拡散層（組成ＴｉＮｘ）を形成後、薄膜形成法にて膜厚
０．５μｍ〜１０μｍのＴｉＮ被膜相を形成することを
特徴とする耐食性永久磁石の製造方法である。
なるＦｅ−Ｂ−Ｒａ系永久磁石体表面に、膜厚０．１μ
ｍ〜３．０μｍのＴｉ被膜を介して膜厚０．５μｍ〜１
０μｍにＴｉＮ被膜層が形成され、前記Ｔｉ被膜面に磁
石体側よりＴｉＮ被膜層に向かってＮ2濃度が連続的に
増加する膜厚０．０５μｍ〜２．０μｍのＮ拡散層（組
成ＴｉＮｘ）を有することを特徴とする耐食性永久磁石
である。また、この発明は主相が正方晶相からなるＦｅ
−Ｂ−Ｒａ系永久磁石体表面を洗浄化した後、薄膜形成
法により、前記磁石体面に膜厚０．１μｍ〜３．０μｍ
のＴｉ被膜を形成後、処理容器内にＡｒとＮ2混合ガス
をＮ2量を連続的に増加させながら導入して、Ｔｉ被膜
内にＮ2濃度が増加する膜厚０．０５〜２．０μｍのＮ
拡散層（組成ＴｉＮｘ）を形成後、薄膜形成法にて膜厚
０．５μｍ〜１０μｍのＴｉＮ被膜相を形成することを
特徴とする耐食性永久磁石の製造方法である。
【００１０】Ｆｅ−Ｂ−Ｒａ系永久磁石体表面に設けた
Ｔｉ被膜の上にＮ2濃度が連続的に増加する窒素拡散層
（組成ＴｉＮｘ）を介してＴｉＮ被膜層を設けたことを
特徴とする耐食性永久磁石の製造方法の一例を以下に詳
述する。例えば、アークイオンプレーティング装置を用
いて、真空容器を到達真空度１×１０-3ｐａ以下まで真
空排気した後、Ａｒガス圧１０ｐａ、−５００ＶでＡｒ
イオンによる表面スパッターにてＦｅ−Ｂ−Ｒａ系磁石
体表面を清浄化する。次にＡｒガス圧０．１ｐａ、バイ
アス電圧−８０Ｖにより、ターゲットのＴｉを蒸発させ
て、アークイオンプレーティング法にて、磁石体表面に
０．１μｍ〜３．０μｍ膜厚のＴｉ被膜層を形成する。
続いて、Ｔｉ被膜層表面の特定厚に窒素拡散層（組成Ｔ
ｉＮｘ）を形成するため、Ｔｉを蒸発させながら、基板
の磁石温度を４００℃に保持して、ガス圧１ｐａ、バイ
アス電圧−１００Ｖ、アーク電流１００Ａ条件にて、Ａ
ｒガスと窒素混合ガスを導入後、混合ガス中のＮ2量を
増加させることにより、特定厚のかつＴｉＮ被膜層に向
かって、Ｎ2濃度の増加する窒素拡散層を形成する。そ
の後、さらに窒素量ガスの圧力１ｐａでアークイオンプ
レーティングを行って、前記Ｔｉ被膜層内のＮ2拡散層
上に特定厚のＴｉＮ被膜を形成することができる。
Ｔｉ被膜の上にＮ2濃度が連続的に増加する窒素拡散層
（組成ＴｉＮｘ）を介してＴｉＮ被膜層を設けたことを
特徴とする耐食性永久磁石の製造方法の一例を以下に詳
述する。例えば、アークイオンプレーティング装置を用
いて、真空容器を到達真空度１×１０-3ｐａ以下まで真
空排気した後、Ａｒガス圧１０ｐａ、−５００ＶでＡｒ
イオンによる表面スパッターにてＦｅ−Ｂ−Ｒａ系磁石
体表面を清浄化する。次にＡｒガス圧０．１ｐａ、バイ
アス電圧−８０Ｖにより、ターゲットのＴｉを蒸発させ
て、アークイオンプレーティング法にて、磁石体表面に
０．１μｍ〜３．０μｍ膜厚のＴｉ被膜層を形成する。
続いて、Ｔｉ被膜層表面の特定厚に窒素拡散層（組成Ｔ
ｉＮｘ）を形成するため、Ｔｉを蒸発させながら、基板
の磁石温度を４００℃に保持して、ガス圧１ｐａ、バイ
アス電圧−１００Ｖ、アーク電流１００Ａ条件にて、Ａ
ｒガスと窒素混合ガスを導入後、混合ガス中のＮ2量を
増加させることにより、特定厚のかつＴｉＮ被膜層に向
かって、Ｎ2濃度の増加する窒素拡散層を形成する。そ
の後、さらに窒素量ガスの圧力１ｐａでアークイオンプ
レーティングを行って、前記Ｔｉ被膜層内のＮ2拡散層
上に特定厚のＴｉＮ被膜を形成することができる。
【００１１】この発明において、Ｆｅ−Ｂ−Ｒａ系永久
磁石体表面に被着のＴｉ被膜層、窒素拡散層の形成方法
としては、イオンプレーティング法や蒸着法など公知の
薄膜形成法を適宜選定できるが、被膜の緻密性、均一
性、膜形成速度等の理由から、イオンプレーティング
法、イオン反応プレーティング法が好ましい。反応被膜
生成時の基板磁石の温度は２００℃〜５００℃に設定す
るのが好ましく、２００℃未満では基板磁石との反応密
着が十分でなく、また５００℃を超えると常温（−２５
℃）との温度差が大きくなり、処理後の冷却過程で被膜
に亀裂が入り、一部基板より剥離を発生するため、基板
磁石の温度を２００℃〜５００℃に設定する。
磁石体表面に被着のＴｉ被膜層、窒素拡散層の形成方法
としては、イオンプレーティング法や蒸着法など公知の
薄膜形成法を適宜選定できるが、被膜の緻密性、均一
性、膜形成速度等の理由から、イオンプレーティング
法、イオン反応プレーティング法が好ましい。反応被膜
生成時の基板磁石の温度は２００℃〜５００℃に設定す
るのが好ましく、２００℃未満では基板磁石との反応密
着が十分でなく、また５００℃を超えると常温（−２５
℃）との温度差が大きくなり、処理後の冷却過程で被膜
に亀裂が入り、一部基板より剥離を発生するため、基板
磁石の温度を２００℃〜５００℃に設定する。
【００１２】この発明において、磁石体表面のＴｉ被膜
厚を０．１μｍ〜３．０μｍに限定した理由は、０．１
μｍ未満では磁石表面との密着性が十分でなく、３．０
μｍを超えると効果的には問題ないが、下地膜としては
コスト上昇を招来して、実用的でなく好ましくないの
で、Ｔｉ被膜厚は０．１μｍ〜３．０μｍとする。ま
た、Ｔｉ被膜層内に形成の窒素拡散層厚を０．０５μｍ
〜２．０μｍに限定した理由は、０．０５μｍ未満では
拡散層が十分でなく、良好な密着性が得られず、２．０
μｍを超えると効果上は問題ないが、製造コスト上昇を
招来するので実用的でなく、好ましくない。この発明に
おいて、Ｔｉ被膜層内のＮ2拡散層はＴｉＮ被膜層に向
かってＮ2濃度が連続的に増加することが好ましい。ま
た、ＴｉＮ被膜厚を０．５μｍ〜１０μｍに限定した理
由は、０．５μｍ未満ではＴｉＮとしての耐食性、耐摩
耗性が十分でなく、１０μｍを超えると効果的には問題
ないが、製造コスト上昇を招来するので好ましくない。
厚を０．１μｍ〜３．０μｍに限定した理由は、０．１
μｍ未満では磁石表面との密着性が十分でなく、３．０
μｍを超えると効果的には問題ないが、下地膜としては
コスト上昇を招来して、実用的でなく好ましくないの
で、Ｔｉ被膜厚は０．１μｍ〜３．０μｍとする。ま
た、Ｔｉ被膜層内に形成の窒素拡散層厚を０．０５μｍ
〜２．０μｍに限定した理由は、０．０５μｍ未満では
拡散層が十分でなく、良好な密着性が得られず、２．０
μｍを超えると効果上は問題ないが、製造コスト上昇を
招来するので実用的でなく、好ましくない。この発明に
おいて、Ｔｉ被膜層内のＮ2拡散層はＴｉＮ被膜層に向
かってＮ2濃度が連続的に増加することが好ましい。ま
た、ＴｉＮ被膜厚を０．５μｍ〜１０μｍに限定した理
由は、０．５μｍ未満ではＴｉＮとしての耐食性、耐摩
耗性が十分でなく、１０μｍを超えると効果的には問題
ないが、製造コスト上昇を招来するので好ましくない。
【００１３】この発明の永久磁石に用いる希土類元素Ｒ
ａは、組成の１０原子％〜３０原子％を占めるが、Ｎ
ｄ、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種を含むもの
が好ましい。また、通常Ｒａのうち１種をもって足りる
が、実用上は２種以上の混合物（ミッシュメタル、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Ｒａ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。Ｒａは、上記系永久磁石における
必須元素であって、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％を超えるとＲａリッ
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。よって、Ｒ
ａ１０原子％〜３０原子％の範囲が望ましい。
ａは、組成の１０原子％〜３０原子％を占めるが、Ｎ
ｄ、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種を含むもの
が好ましい。また、通常Ｒａのうち１種をもって足りる
が、実用上は２種以上の混合物（ミッシュメタル、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Ｒａ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。Ｒａは、上記系永久磁石における
必須元素であって、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％を超えるとＲａリッ
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。よって、Ｒ
ａ１０原子％〜３０原子％の範囲が望ましい。
【００１４】Ｂは、上記系永久磁石における必須元素で
あって、２原子％未満では菱面体構造が主相となり、高
い保磁力（ｉＨｃ）は得られず、２８原子％を超えると
Ｂリッチな非磁性相が多くなり、残留磁束密度（Ｂｒ）
が低下するため、すぐれた永久磁石が得られない。よっ
て、Ｂは２原子％〜２８原子％の範囲が望ましい。
あって、２原子％未満では菱面体構造が主相となり、高
い保磁力（ｉＨｃ）は得られず、２８原子％を超えると
Ｂリッチな非磁性相が多くなり、残留磁束密度（Ｂｒ）
が低下するため、すぐれた永久磁石が得られない。よっ
て、Ｂは２原子％〜２８原子％の範囲が望ましい。
【００１５】Ｆｅは、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％を超えると高い保磁力が得られないの
で、Ｆｅは６５原子％〜８０原子％の含有が望ましい。
また、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％を超えると、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。
であり、６５原子％未満では残留磁束密度（Ｂｒ）が低
下し、８０原子％を超えると高い保磁力が得られないの
で、Ｆｅは６５原子％〜８０原子％の含有が望ましい。
また、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％を超えると、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。
【００１６】また、Ｒａ、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、例えば、Ｂの一部を
４．０ｗｔ％以下のＣ、２．０ｗｔ％以下のＰ、２．０
ｗｔ％以下のＳ、２．０ｗｔ％以下のＣｕのうち少なく
とも１種、合計量で２．０ｗｔ％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。
さらに、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｂｉ、Ｎｂ、Ｔ
ａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｓｉ、
Ｚｎ、Ｈｆ、のうち少なくとも１種は、Ｆｅ−Ｂ−Ｒａ
系永久磁石材料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。なお、添加量の上限は、磁石
材料の（ＢＨ）ｍａｘを２０ＭＧＯｅ以上とするには、
（Ｂｒ）が少なくとも９ｋＧ以上必要となるため、該条
件を満す範囲が望ましい。
不可避的不純物の存在を許容でき、例えば、Ｂの一部を
４．０ｗｔ％以下のＣ、２．０ｗｔ％以下のＰ、２．０
ｗｔ％以下のＳ、２．０ｗｔ％以下のＣｕのうち少なく
とも１種、合計量で２．０ｗｔ％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。
さらに、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｂｉ、Ｎｂ、Ｔ
ａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｓｉ、
Ｚｎ、Ｈｆ、のうち少なくとも１種は、Ｆｅ−Ｂ−Ｒａ
系永久磁石材料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。なお、添加量の上限は、磁石
材料の（ＢＨ）ｍａｘを２０ＭＧＯｅ以上とするには、
（Ｂｒ）が少なくとも９ｋＧ以上必要となるため、該条
件を満す範囲が望ましい。
【００１７】また、この発明の永久磁石は平均結晶粒径
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
による永久磁石は、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、（ＢＨ）ｍａｘ≧１０ＭＧＯｅを示し、最大
値は２５ＭＧＯｅ以上に達する。
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
による永久磁石は、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、（ＢＨ）ｍａｘ≧１０ＭＧＯｅを示し、最大
値は２５ＭＧＯｅ以上に達する。
【００１８】
【作用】この発明は、Ｆｅ−Ｂ−Ｒａ系永久磁石体表面
をイオンスパッター法等により清浄化した後、前記磁石
体表面にイオンプレーティング法等の薄膜形成法により
Ｔｉ被膜を形成後、特定条件のＡｒガスとＮ2ガスとの
混合ガスを導入しながらイオンプレーティング等の薄膜
形成法を行って、前記Ｔｉ被膜表面に順次Ｎ濃度が増加
するＮ拡散層を形成後、Ｎ2ガス中にてイオン反応プレ
ーティング等の薄膜形成法を行って、ＴｉＮ被膜を形成
したことを特徴とし、Ｎ拡散層を介在させてＴｉ被膜上
にＴｉＮ被膜を積層するため、両被膜の密着性が著しく
改善され、すぐれた耐食性、特に温度８０℃、相対湿度
９０％の雰囲気条件下で長時間放置した場合において
も、下地との密着性がすぐれ、被着した耐食性金属被膜
の耐食性、耐摩耗性により、その磁石特性の安定したＦ
ｅ−Ｂ−Ｒａ系永久磁石が得られる。
をイオンスパッター法等により清浄化した後、前記磁石
体表面にイオンプレーティング法等の薄膜形成法により
Ｔｉ被膜を形成後、特定条件のＡｒガスとＮ2ガスとの
混合ガスを導入しながらイオンプレーティング等の薄膜
形成法を行って、前記Ｔｉ被膜表面に順次Ｎ濃度が増加
するＮ拡散層を形成後、Ｎ2ガス中にてイオン反応プレ
ーティング等の薄膜形成法を行って、ＴｉＮ被膜を形成
したことを特徴とし、Ｎ拡散層を介在させてＴｉ被膜上
にＴｉＮ被膜を積層するため、両被膜の密着性が著しく
改善され、すぐれた耐食性、特に温度８０℃、相対湿度
９０％の雰囲気条件下で長時間放置した場合において
も、下地との密着性がすぐれ、被着した耐食性金属被膜
の耐食性、耐摩耗性により、その磁石特性の安定したＦ
ｅ−Ｂ−Ｒａ系永久磁石が得られる。
【００１９】
実施例１ 公知の鋳造インゴットを粉砕し、微粉砕後に成形、焼
結、熱処理後に、１６Ｎｄ−７７Ｆｅ−７Ｂ組成の径１
２ｍｍ×厚み２ｍｍ寸法の磁石体試験片を得た。その磁
石特性を表１に示す。真空容器内を１×１０-3ｐａ以下
に真空排気し、Ａｒガス圧１０ｐａ、−５００Ｖで２０
分間、表面スパッターを行って、磁石体表面を清浄化し
た後、Ａｒガス圧０．１ｐａ、バイアス電圧−８０Ｖ、
アーク電流１００Ａ、基板磁石温度を４００℃にて、タ
ーゲットとして金属Ｔｉをアークイオンプレーティング
法にて、磁石体表面に０．１μｍ厚のＴｉ被膜層を形成
する。次に基板磁石４００℃、バイアス電圧−１００
Ｖ、アーク電流１００Ａで、Ａｒ：Ｎ2＝９：１の混合
ガス１ｐａを導入し、混合ガス比率をＡｒ：Ｎ2比率を
９：１→７：３→５：５→３：７→０：１０と連続的に
混合ガス組成を変えて、３０分でＴｉ被膜表面に膜厚
０．３μｍの窒素拡散層（組成ＴｉＮｘ）を形成した。
さらに、Ｎ２ガス１ｐａ、バイアス電圧−１００Ｖ、ア
ーク電流１００Ａでアークイオンプレーティングを行っ
て、３時間で前記窒素拡散層上にＴｉＮ被膜を３μｍ形
成した。その後、放冷後、得られたＴｉＮ被膜を表面に
有する永久磁石を温度８０℃、相対湿度９０％の条件下
で１０００時間放置した後の磁石特性及びその劣化状況
を測定し、その結果を第２表に示す。
結、熱処理後に、１６Ｎｄ−７７Ｆｅ−７Ｂ組成の径１
２ｍｍ×厚み２ｍｍ寸法の磁石体試験片を得た。その磁
石特性を表１に示す。真空容器内を１×１０-3ｐａ以下
に真空排気し、Ａｒガス圧１０ｐａ、−５００Ｖで２０
分間、表面スパッターを行って、磁石体表面を清浄化し
た後、Ａｒガス圧０．１ｐａ、バイアス電圧−８０Ｖ、
アーク電流１００Ａ、基板磁石温度を４００℃にて、タ
ーゲットとして金属Ｔｉをアークイオンプレーティング
法にて、磁石体表面に０．１μｍ厚のＴｉ被膜層を形成
する。次に基板磁石４００℃、バイアス電圧−１００
Ｖ、アーク電流１００Ａで、Ａｒ：Ｎ2＝９：１の混合
ガス１ｐａを導入し、混合ガス比率をＡｒ：Ｎ2比率を
９：１→７：３→５：５→３：７→０：１０と連続的に
混合ガス組成を変えて、３０分でＴｉ被膜表面に膜厚
０．３μｍの窒素拡散層（組成ＴｉＮｘ）を形成した。
さらに、Ｎ２ガス１ｐａ、バイアス電圧−１００Ｖ、ア
ーク電流１００Ａでアークイオンプレーティングを行っ
て、３時間で前記窒素拡散層上にＴｉＮ被膜を３μｍ形
成した。その後、放冷後、得られたＴｉＮ被膜を表面に
有する永久磁石を温度８０℃、相対湿度９０％の条件下
で１０００時間放置した後の磁石特性及びその劣化状況
を測定し、その結果を第２表に示す。
【００２０】比較例１ 実施例１と同一組成の磁石体試験片を実施例１と同一条
件にて表面清浄化した後、実施例１と同一条件にて１．
０μｍ厚のＴｉ被膜を形成後、Ｔｉ被膜上に実施例１と
同一条件にてＴｉＮ被膜を３μｍ厚に形成した。その
後、実施例１と同一の温度８０℃、相対湿度９０％の条
件下で１０００時間放置後の磁石特性及びその劣化状況
を測定し、その結果を第２表に示す。
件にて表面清浄化した後、実施例１と同一条件にて１．
０μｍ厚のＴｉ被膜を形成後、Ｔｉ被膜上に実施例１と
同一条件にてＴｉＮ被膜を３μｍ厚に形成した。その
後、実施例１と同一の温度８０℃、相対湿度９０％の条
件下で１０００時間放置後の磁石特性及びその劣化状況
を測定し、その結果を第２表に示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】表２に示すように、同一磁石特性を有する
Ｆｅ−Ｂ−Ｒａ系永久磁石体表面にＴｉ被膜とＴｉＮ被
膜層を設けた比較例磁石は、温度８０℃、相対湿度９０
％の条件下で１０００時間放置した耐食試験前後の磁石
特性の劣化が大きくかつ発錆しているのに対して、Ｔｉ
被膜の上にＮ2濃度が連続的に増加する窒素拡散層（組
成ＴｉＮｘ）を介してＴｉＮ被膜層を設けたこの発明の
Ｆｅ−Ｂ−Ｒａ系永久磁石は、錆は発生せず、磁石特性
もほとんど変わらないことが明らかである。
Ｆｅ−Ｂ−Ｒａ系永久磁石体表面にＴｉ被膜とＴｉＮ被
膜層を設けた比較例磁石は、温度８０℃、相対湿度９０
％の条件下で１０００時間放置した耐食試験前後の磁石
特性の劣化が大きくかつ発錆しているのに対して、Ｔｉ
被膜の上にＮ2濃度が連続的に増加する窒素拡散層（組
成ＴｉＮｘ）を介してＴｉＮ被膜層を設けたこの発明の
Ｆｅ−Ｂ−Ｒａ系永久磁石は、錆は発生せず、磁石特性
もほとんど変わらないことが明らかである。
【００２４】
【発明の効果】この発明による磁石表面に設けたＴｉ被
膜の上にＮ2濃度が連続的に増加する窒素拡散層（組成
ＴｉＮｘ）を介してＴｉＮ被膜層を設けたＦｅ−Ｂ−Ｒ
ａ系永久磁石体は、実施例の如く、苛酷な耐食試験条
件、特に、温度８０℃、相対湿度９０％の条件下で、１
０００時間放置した後、その磁石特性の劣化はほとんど
なく、現在、最も要求されている高性能かつ安価な永久
磁石として極めて適している。
膜の上にＮ2濃度が連続的に増加する窒素拡散層（組成
ＴｉＮｘ）を介してＴｉＮ被膜層を設けたＦｅ−Ｂ−Ｒ
ａ系永久磁石体は、実施例の如く、苛酷な耐食試験条
件、特に、温度８０℃、相対湿度９０％の条件下で、１
０００時間放置した後、その磁石特性の劣化はほとんど
なく、現在、最も要求されている高性能かつ安価な永久
磁石として極めて適している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｆ 1/053 7/02 Ｚ
Claims (2)
- 【請求項１】 主相が正方晶相からなるＦｅ−Ｂ−Ｒａ
系永久磁石体表面に、膜厚０．１μｍ〜３．０μｍのＴ
ｉ被膜を介して膜厚０．５μｍ〜１０μｍにＴｉＮ被膜
層が形成され、前記Ｔｉ被膜面に磁石体側よりＴｉＮ被
膜層に向かってＮ2濃度が連続的に増加する膜厚０．０
５μｍ〜２．０μｍのＮ拡散層（組成ＴｉＮｘ）を有す
ることを特徴とする耐食性永久磁石。 - 【請求項２】 主相が正方晶相からなるＦｅ−Ｂ−Ｒａ
系永久磁石体表面を洗浄化した後、薄膜形成法により、
前記磁石体面に膜厚０．１μｍ〜３．０μｍのＴｉ被膜
を形成後、処理容器内にＡｒとＮ2混合ガスをＮ2量を連
続的に増加させながら導入して、Ｔｉ被膜内にＮ2濃度
が増加する膜厚０．０５〜２．０μｍのＮ拡散層（組成
ＴｉＮｘ）を形成後、薄膜形成法にて膜厚０．５μｍ〜
１０μｍのＴｉＮ被膜層を形成することを特徴とする耐
食性永久磁石の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16628693A JP3737830B2 (ja) | 1993-06-11 | 1993-06-11 | 耐食性永久磁石およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16628693A JP3737830B2 (ja) | 1993-06-11 | 1993-06-11 | 耐食性永久磁石およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06349619A true JPH06349619A (ja) | 1994-12-22 |
| JP3737830B2 JP3737830B2 (ja) | 2006-01-25 |
Family
ID=15828548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16628693A Expired - Lifetime JP3737830B2 (ja) | 1993-06-11 | 1993-06-11 | 耐食性永久磁石およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3737830B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997023884A1 (fr) * | 1995-12-25 | 1997-07-03 | Sumitomo Special Metals Company Limited | Aimant permanent destine a des applications dans des conditions d'ultravide et procede de fabrication |
| WO1998009300A1 (fr) * | 1996-08-30 | 1998-03-05 | Sumitomo Special Metals Co., Ltd. | Aimant permanent resistant a la corrosion et procede de fabrication dudit aimant |
| KR100354371B1 (ko) * | 1998-04-16 | 2002-09-28 | 스미토모 도큐슈 긴조쿠 가부시키가이샤 | 내식성 영구 자석 및 그 제조 방법 |
| JP2012204517A (ja) * | 2011-03-24 | 2012-10-22 | Tdk Corp | 希土類磁石 |
-
1993
- 1993-06-11 JP JP16628693A patent/JP3737830B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997023884A1 (fr) * | 1995-12-25 | 1997-07-03 | Sumitomo Special Metals Company Limited | Aimant permanent destine a des applications dans des conditions d'ultravide et procede de fabrication |
| US6080498A (en) * | 1995-12-25 | 2000-06-27 | Sumitomo Special Metals Co., Ltd. | Permanent magnet for ultra-high vacuum and production process thereof |
| KR100302929B1 (ko) * | 1995-12-25 | 2001-11-02 | 오카모토 유지 | 초고 진공용 영구자석 |
| KR100305974B1 (ko) * | 1995-12-25 | 2001-11-07 | 오카모토 유지 | 초고 진공용 영구자석 사용 방법 |
| CN1091537C (zh) * | 1995-12-25 | 2002-09-25 | 住友特殊金属株式会社 | 用于超高真空的永磁体及其制造方法 |
| WO1998009300A1 (fr) * | 1996-08-30 | 1998-03-05 | Sumitomo Special Metals Co., Ltd. | Aimant permanent resistant a la corrosion et procede de fabrication dudit aimant |
| KR100354371B1 (ko) * | 1998-04-16 | 2002-09-28 | 스미토모 도큐슈 긴조쿠 가부시키가이샤 | 내식성 영구 자석 및 그 제조 방법 |
| JP2012204517A (ja) * | 2011-03-24 | 2012-10-22 | Tdk Corp | 希土類磁石 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3737830B2 (ja) | 2006-01-25 |
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