JPS6063902A - 耐酸化性のすぐれた永久磁石 - 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】 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、
永久磁石の耐酸化性を改善した希ｌ　５１トポｑン・鉄
系永久磁イ］に関する。

永久磁石材料は、一般家証の各種電気製品から、大型」
ンピュ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・電子材料の一つぐある。近イ１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められるようになった。

現在の代表的な永久磁石材料は、アルニ］、ハードフェ
ライトおよび希土類コバル］〜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づる安価なハードフェライトが磁
石ＩＩの主流を占めるＪ：うになった。

一方、希土類コバルト磁石はコバル１〜を５０〜６０Ｗ
［％も含むうえ、希土類鉱石中にあまり含まれていない
Ｓｉｎを使用づ“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Ｊ、うになった。

そこで、本発明者は先に、高価なＳｍや６を含イｊしな
い新しい高性能永久磁石としてＦｅ−Ｅｌ　−Ｒ系（１
′（はＹを含む希土類元素のうら少なくとｔ）１秤）永
久磁石を提案した（特願昭５７−１４５０７２号）。こ
の永久磁石は、Ｒとして陶や円を中心とづるＹＪ源的に
豊富な軽希土類を用い、Ｆｅを主成分として２５Ｍ　Ｇ
　Ｏｓ以上の極めて高いエネルギー積を示ψブぐれた永
久磁石で・ある。

しかしながら、上記の１ぐれた磁気特性を有するＦｅ−
ＢＲ系磁気異方性焼結体からなる永久磁ｆ１は主成分と
して、空気中で酸化し次第に安定な酸化物を生成し易い
希土類元素及び鉄を含有するため、磁気回路に組込ｌυ
だ場合に、磁石表面に生成りる酸化物により、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、
表面酸化物の肌落ににる周辺機器への汚染の問題があっ
た。

この発明は、希土類・ボ［１ン・鉄を主成分どする新規
な永久磁石の耐酸化性を改善した希土類・７１＼ロン・
銭を主成分と覆る永久磁石を目的としている。

すなわら、この発明は、Ｒ（但しＲはＹを含む館十類元
素のうち少なくとも１秤）８原子％〜３０原子％、Ｂ２
原子％〜２８原子％、［ｅ４２原子％・〜９０原子％を
主成分とし主相が正方晶相からｋ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
を特徴する永久磁（ｊＣある。

この発明は、水系永久磁石表面に生成づる酸化物を抑制
づるため、該表面に強固かつ安定な耐酸化性化成被膜と
樹脂層を積層形成りるものひある。

この発明にお【〕る耐耐酸化性化成膜は燐酸亜鉛、燐酸
マンガン等の燐酸塩被膜、るいは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；、１、燐酸塩被膜
の場合は耐酸化性Ｊ３よび強度、コストの面から３ρ〜
１０珊、クロム酸塩被ｎｘ＋の場合は２摩〜５加が好ま
しい。

この発明にＪ月ノる耐酸化化成層の表面に積層Ｊる耐酸
化性樹脂層には、］−ボキシ樹脂、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Ｃもよく、あるいはペンゾトリノ′ゾール
を含ｆｊづるものでもよい。

この発明において、耐酸化性樹脂中にａ右される上記の
顔料は、樹脂間に対して、８０％以下でよく、またベン
ゾ１−リアゾール量は樹脂量に対して、１％以−トの含
有でよい。

また、この発明にＪ３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６沫として
は、スプレー法、浸漬法等により塗布したのら、焼きイ
旧プるものであるが、この樹脂層は５μｍ１以上あれば
よく、２５７７Ｉｎ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、２５μｍ１以下の厚みとづる必要
がある。

したがって、この発明の永久磁石は、Ｒとして陶や門を
中心とＪる資源的に豊富な軽希土類を主に用い、Ｆｅ、
［３，Ｒ，を主成分とすることにより、２５ＭＧＯθ以
−１−の極めで高いエネルギー梢並びに、高残留磁束密
度、高保持ツノを有し、かつ高い耐酸化性をイＪ！Ｊる
、゛づぐれた永久磁石を安価に得ることができる。

また、この発明の永久磁石用合金は１粒径が１〜１００
Ａｎｎの範囲にある正方晶系の結晶構造を有づる化合物
を主相とするもので、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。

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系［テは、イツト
リウム（Ｙ）を包含し軽九土類及び重希土類を包含する
希土類元素であり、これらのうら少なくとも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）、ブラレオジム（円＝）。

ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）。

テルビウム（１−［））、ジスプロシウム（ＤＶ）。

ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）。

ユウロピウム（Ｅｕ）、サマリウム（Ｓｍ）。

カドリニウム（Ｇｄ）、ツリウム（丁ｍ）。

イッテルどラム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）。

イツ［・リウム（Ｙ）が包含される。

又、通例Ｒ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（ミツシュメタル、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、Ｓｍ、Ｙ、Ｌａ
、Ｃｅ、Ｇｄ等は他のＲ１特にＮｄ　、ｐｒ等との混合
物として用いることが′Ｃ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づ−るも
のでも芹支えない。

Ｒ（Ｙを含む希土類元素のうち少なくとも１種）は、新
規な上記系永久磁石における、必須元素であって、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、Ｉくリッヂな非磁性相が多くな
り、残留磁束密度（Ｂｒ　）が低下して、づ−ぐれた特
性の永久磁石が１′、１られない。よって、希土類元素
は、８原子％〜３０原子％の範囲とり−る。

１３は、新規な上記系永久磁石における、必須元素であ
って、２原子％未渦では、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％の範囲とする。

Ｆｅは、新規な上記系永久磁石においＣ１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、「ｅは４２原子％〜９０原子％の含有とづる。

また、この発明による永久磁石用合金にお（亘、Ｆｅの
一部を６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かできるが、■
置換量がＦｅの５０％を越えると、逆に磁気特性ｂ（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，１３゜１：ｅ
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ＦＱ）Ｃ１３，５原子
％以下のｐ、２．５原子％以上の３．　３．５％以下の
ＣＬＩのうち少なくとも１種、合ｂ１償で４、Ｏ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−ＢＦ
ｅ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、従来のハードフェライト磁
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Ａｉ、４．５原子％以下のＴｉ。

９．５原子％以下の■、８．５原子％以下のＣｒ。

８．０原子％以下の１ｙｊｎ、５原子％以下のＢ１１１
２．５原子％以下のＮｂ　１１０，５１ｍ子％以下のＴ
ａ。

９．５原子％以下のＭＯ１９，５１以子％以下のＷ１２
．５原子％以下のＳｂ、１原子％以下のＧｅ、３５原子
％以下のＳｏ、５．５原子％以下のＺ「、５．５原子％
以下のト１［のうち少なくとも１種を添加含イｊ、（Ｂ
４　Ｌ、、２種以上含有覆る場合は、その最大Ｓ有口１
は当該添加元素のうち最大値を有するものの１京了自分
比％以下の含有さけることにより、永久１Ｉｌｉｂ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、［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、ｖＡ気気的等方磁石を得るこ
とができる。

この発明による永久磁石は、保磁力＋１−１０≧１ＫＯ
ｅ、残留磁束密度Ｂｒ　＞　４ＫＧ、を示し、最大エネ
ルギー１’Ａ　（ＢＨ）　ｌｌ１ａｘはハードフェライ
トと同等以上となり、最も好ましい組成範囲では、（Ｂ
ｆ−Ｉ）ｌｌｌａｘ≧１０ＭＧＯｅを示し、最大値は２
５ＭＧＯθ以上に達する。

また、この発明永久磁石用合金の１＜の主成分がその５
０％以上を軽希土類金属が占める場合で、Ｒ１２原子％
〜２０原子％、Ｂ４４原子〜２４原子％、Ｆｅ６５原子
％〜８２原子％、を主成分とするとぎ、焼結磁石の場合
最もずぐれた磁気特性を示し、特に軽希土類金属が陶の
場合には、（Ｂ　Ｈ）　ｍａｘはその最大値が３３Ｍ　
Ｇ　Ｏｅ以上に達する。

以下に、この発明による実施例を示しイの効果を明らか
にする。

実施例１ 出発１ガを料として、純度９９．９％の電解鉄、８１９
．４％を含イｉし残部はＦｅ及び＃、ＳＬ、Ｃ等の不純
物からなるフェロボロン合金、純度９９．７％以上の陶
を使用し、これらを高周波溶解し、その後水冷銅鋳型に
鋳造した。

その後インゴットを、スタンプミルにより３５メツシコ
スルーまでに粗粉砕し、次にボールミルにＪ、す３時間
粉砕し、粒度３〜１０屡の微粉末を得た。

この微粉末を金型に挿入し、１０ＫＯθの磁界中で配向
し、１．’ｎ　ｔ４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中ので６００
℃、２時間の時効処理を施して、この発明にＪ、る永久
磁そ１を作製した。

このときの成分組成は、１４１１に−８，５Ｅｌ　−７
７，５ＦｅＣ゛あった１゜ 得られた永久磁石から１５ｍｍＸ１０ｍｍＸ　６ｍｍ司
法に試験片を切り出し、第１表に示すように、試験片を
脱脂、酸洗後、下記条件の燐酸塩処３！ｌ！Ａ　、Ｂ、
およびクロム酸鉛処理Ｃを行ない、その後に試験片を第
１表に示す塗料並びに塗膜条（！Ｉ　ｒ処理した。

ついで各試料の被膜厚み、磁気特性、血４酸化性。

接着強度、寸法精度を測定した。結果は第２表に示づ。

燐酸塩処理条件 Ａ　亜鉛　４．６（１／支 燐酸根　１７．８（１／支 浴淘　７５℃ 保持時間　５分 Ｂ　マンガン　４．２ａ　／り 燐酸根　１４，４８　Ｇ　／り 浴温　９８℃ 保持時間　１０分 クロム酸塩処理条件 Ｃ炭酸ソーダ　５５．ＯΩ／９ クロム酸ソーダ　１７．５ｇ／支 珪酸ソーダ　０．８ｇ／Ｉｌ 浴温　９５℃ 保持時間　１０分 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
増量をもって評価した。

また、接着強度試験は、化成処理後、塗Ｈ９処理した上
記試験片を、保持板にアラルダイトＡ　Ｗ−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、単位面槓当りの接着強度を
測定した。又、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）−（Ｑ小値）−Ｒを以て表す
−０ また、比較のため、本発明の実施例と同一成分の試験ハ
を化成処理及び塗膜処理の積層処理づることなく、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日間、３日間放置した場合の各試料の酸
化増量及び酸化膜Ｗ（最大酸化膜Ｐｐ舶）で評価し、第
３表に示Ｊ０第２表、第３表より明らかなように、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は内部に進行して
磁気特性が劣化しており、また、磁気回路に組込まれた
磁石の酸化に伴なう酸化被膜の増大は、磁気回路の空隙
を益々狭くし、最終的には前記空隙部はＯとなり、磁気
回路の出力低下、さらには作動困難を来たづが、この発
明による永久磁石は、耐酸化性にづ−ぐれており、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なことが分かる。

以下余白 第３表 以下余白

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｉ　Ｒ（（［、ＬＲ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％、Ｂ　２原子％〜２８
   原子％、Ｆｅ４２原子％〜９０原子％を主成分とし主相
   が正方晶相かう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り−る永久
   磁石。