JP3993613B2 - Magnet and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、磁石、特に表面に保護層が形成された磁石及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a magnet, in particular, a magnet having a protective layer formed on the surface, and a method for manufacturing the same.
近年、金属磁石として、25MGOe以上の高エネルギー積を示す、いわゆる希土類磁石(R−Fe−B系磁石;Rはネオジム(Nd)などの希土類元素を示す。以下、同様。)が盛んに開発されている。このような希土類磁石としては、例えば、特許文献1では焼結により形成されるものが、また特許文献2では高速急冷により形成されるものが開示されている。
In recent years, so-called rare earth magnets (R-Fe-B magnets; R represents rare earth elements such as neodymium (Nd), etc .; the same applies hereinafter) exhibiting a high energy product of 25 MGOe or more as metal magnets have been actively developed. ing. As such a rare earth magnet, for example,
一般に、金属磁石は、比較的容易に酸化される金属を含むことから耐食性が低い。特に、上述した希土類磁石は高エネルギー積を示すものの、主成分として極めて容易に酸化される希土類元素及び鉄を含有するため、金属磁石の中でも特に耐食性が低い傾向にあった。 Generally, a metal magnet has a low corrosion resistance because it contains a metal that is relatively easily oxidized. In particular, although the rare earth magnet described above shows a high energy product, it contains a rare earth element and iron that are very easily oxidized as main components, and therefore has a tendency to be particularly low in corrosion resistance among metal magnets.
このような磁石の耐食性を改善することを目的として、表面に保護層を形成することが提案されている。この中でも、特許文献3では、希土類磁石を酸化性雰囲気下にて200〜500℃で加熱することで、保護層を形成することが提案されている。
しかしながら、上記特許文献3においては、酸化性雰囲気下において特定の温度で保護層を形成することが提案されているが、このような方法によっても、磁石、特に希土類磁石の腐食を十分に防止し得る保護層を満足に形成することができない場合が多かった。このため、得られた希土類磁石は、耐食試験による粉ふきや重量減少の発生を十分に防止するのが未だ困難なものであった。
However, in
また、近年、希土類磁石は、ハイブリッド自動車におけるモーター用磁石としての利用が検討されている。この場合、希土類磁石はエンジン周辺で用いられ、150℃を超えるような高温に晒されることになる。ところが、上記特許文献3に記載の希土類磁石は、このような高温環境下では腐食劣化が生じ易い傾向にあり、保護層の耐熱性の点で未だ改良の余地があった。
In recent years, the use of rare earth magnets as motor magnets in hybrid vehicles has been studied. In this case, the rare earth magnet is used around the engine and is exposed to a high temperature exceeding 150 ° C. However, the rare earth magnet described in
そこで、本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、十分な耐食性を有するとともに、優れた耐熱性を有する磁石及びその製造方法を提供することを目的とする。 Then, this invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at providing the magnet which has sufficient heat resistance while having sufficient heat resistance, and its manufacturing method.
上記目的を達成するため、本発明者らが鋭意研究を行った結果、金属磁石素体の表面上に、組成の異なる複数の層を形成することで、従来に比して優れた耐食性と耐熱性が得られるようになることを見出し、本発明を完成させた。 In order to achieve the above object, the present inventors have conducted extensive research, and as a result, a plurality of layers having different compositions are formed on the surface of the metal magnet body, resulting in superior corrosion resistance and heat resistance as compared with the prior art. As a result, the present invention was completed.
すなわち、本発明の磁石は、金属磁石素体と、この金属磁石素体の表面上に形成された保護層とを備え、保護層は、金属磁石素体を覆う酸化物層と、酸化物層を覆う金属塩層とを有することを特徴とする。 That is, the magnet of the present invention includes a metal magnet body and a protective layer formed on the surface of the metal magnet body. The protective layer includes an oxide layer covering the metal magnet body, and an oxide layer. And a metal salt layer covering the surface.
このように、本発明の磁石は、保護層として、金属磁石素体を覆う酸化物層に加えて金属塩層を備えている。このため、従来の酸化物層を一層のみ形成した磁石に比して、金属塩層で覆わることによって、より優れた耐熱性を有するようになる。ここで、金属塩層は、金属磁石素体の表面に直接付着させると、素体に対する密着性が悪いため、使用時に剥離等を生じ易いものである。これに対し、本発明の磁石においては、金属磁石素体上に、酸化物層を介して金属塩層を設けているため、金属塩層の素体への密着性が極めて良好となる。その結果、本発明の磁石は、上述のような保護層の剥離による耐食性の低下も少ないものとなる。 As described above, the magnet of the present invention includes a metal salt layer as a protective layer in addition to the oxide layer covering the metal magnet body. For this reason, compared with the magnet which formed only one layer of the conventional oxide layer, it has more excellent heat resistance by covering with a metal salt layer. Here, when the metal salt layer is directly attached to the surface of the metal magnet element body, the adhesion to the element body is poor, and therefore, the metal salt layer is liable to be peeled off during use. On the other hand, in the magnet of the present invention, since the metal salt layer is provided on the metal magnet element body via the oxide layer, the adhesion of the metal salt layer to the element body is extremely good. As a result, the magnet of the present invention is also less susceptible to a decrease in corrosion resistance due to the peeling of the protective layer as described above.
また、磁石の表面に更に塗装等が施される場合には、上記金属塩層は金属磁石素体と塗膜との密着性を高め得るという特性をも発揮し得る。このため、金属塩層を表面に備える本発明の磁石は、塗膜に対する接着性が優れるものとなり、塗装後の耐食性及び耐熱性にも極めて優れるものとなる。 In addition, when the surface of the magnet is further coated or the like, the metal salt layer can also exhibit the property of improving the adhesion between the metal magnet body and the coating film. For this reason, the magnet of the present invention having a metal salt layer on the surface has excellent adhesion to the coating film, and extremely excellent corrosion resistance and heat resistance after coating.
また、本発明の磁石は、金属磁石素体と、この金属磁石素体の表面上に形成された保護層とを備え、保護層は、金属磁石素体を覆い希土類元素を含有する第1の層と、第1の層を覆い第1の層よりも希土類元素の含有量が少ない第2の層と、第2の層を覆う金属塩層とを有することを特徴としてもよい。 The magnet of the present invention includes a metal magnet element and a protective layer formed on the surface of the metal magnet element. The protective layer covers the metal magnet element and contains a rare earth element. It may be characterized by having a layer, a second layer covering the first layer and having a rare earth element content less than the first layer, and a metal salt layer covering the second layer.
このように、金属磁石素体と金属塩層との間に2つの層を有することによって、磁石は、一層優れた耐食性及び耐熱性を有するものとなる。特に、上記第2の層は、希土類元素の含有量が第1の層よりも少ないので、第1の層に比して酸化され難く、このような組み合わせの第1及び第2の層を備える磁石は、優れた耐食性を発揮し得る。なお、第2の層において、「第1の層よりも希土類元素の含有量が少ない」とは、希土類元素を実質的に含有しない場合も含むこととする。 Thus, by having two layers between the metal magnet element body and the metal salt layer, the magnet has more excellent corrosion resistance and heat resistance. In particular, the second layer has a rare earth element content less than that of the first layer, and thus is less likely to be oxidized than the first layer, and includes the first and second layers in such a combination. The magnet can exhibit excellent corrosion resistance. In the second layer, “the rare earth element content is lower than that in the first layer” includes a case where the rare earth element is not substantially contained.
なかでも、第2の層における希土類元素の含有量は、第1の層における希土類元素の含有量の半分以下であると好ましく、第2の層は、希土類元素を実質的に含有していないとより好ましい。こうすれば、第2の層は、更に優れた耐食性を発揮し得る。 Among them, the rare earth element content in the second layer is preferably half or less of the rare earth element content in the first layer, and the second layer is substantially free of rare earth elements. More preferred. By so doing, the second layer can exhibit even better corrosion resistance.
また、第2の層は、遷移元素及び酸素を含有するとより好ましい。遷移元素及び酸素を含有し、第1の層よりも希土類元素の含有量が少ない第2の層は、より一層酸化され難いことから、このような第2の層を備える磁石は、更に優れた耐食性を具備するものとなる。 The second layer preferably contains a transition element and oxygen. Since the second layer containing a transition element and oxygen and having a rare earth element content less than that of the first layer is more difficult to be oxidized, the magnet having such a second layer is more excellent. It will have corrosion resistance.
さらに、本発明の磁石においては、金属磁石素体は、希土類元素及び希土類元素以外の遷移元素を含むものであり、第1の層は、上記希土類元素、上記遷移元素及び酸素を含有し、第2の層は、上記遷移元素及び上記酸素を含有し、且つ、第1の層よりも希土類元素の含有量が少ないとより好ましい。 Further, in the magnet of the present invention, the metal magnet body includes a rare earth element and a transition element other than the rare earth element, the first layer contains the rare earth element, the transition element, and oxygen, It is more preferable that the second layer contains the transition element and the oxygen and has a rare earth element content less than that of the first layer.
こうすれば、金属磁石素体に隣接する第1の層は、金属磁石素体と同じ希土類元素を含むことからかかる素体に対する密着性が良好となる。また、この外側に形成された第2の層は、遷移元素及び酸素を含有し、第1の層よりも希土類元素の含有量が少ないことから酸化され難い。このため、これらの両層を備える磁石は、保護層の剥離等も極めて少ないものとなり、更に耐食性に優れるものとなる。 By doing so, the first layer adjacent to the metal magnet element contains the same rare earth element as the metal magnet element, so that the adhesion to the element becomes good. Further, the second layer formed on the outside contains a transition element and oxygen, and is less likely to be oxidized because the content of rare earth elements is smaller than that of the first layer. For this reason, the magnet provided with these two layers has very little peeling of the protective layer, and further has excellent corrosion resistance.
また、上記第1の層における希土類元素、第1の層における遷移元素、及び、第2の層における遷移元素は、金属磁石素体由来の元素であるとより好ましい。つまり、第1及び第2の層は、磁石素体が反応等によって変化して形成されるものであると好ましい。特に、第1の層における希土類元素、第1の層における遷移元素、及び、第2の層における遷移元素は、金属磁石素体の主相を構成する元素であるとより好ましい。かかる構成とすれば、各層の密着性が一層良好となるほか、それぞれが極めて緻密な膜となり得る。その結果、磁石の耐食性が更に良好となる。 The rare earth element in the first layer, the transition element in the first layer, and the transition element in the second layer are more preferably elements derived from a metal magnet body. That is, the first and second layers are preferably formed by changing the magnet body by reaction or the like. In particular, the rare earth element in the first layer, the transition element in the first layer, and the transition element in the second layer are more preferably elements that constitute the main phase of the metal magnet body. With such a configuration, the adhesion of each layer is further improved, and each layer can be an extremely dense film. As a result, the corrosion resistance of the magnet is further improved.
より具体的には、本発明の磁石における金属塩層は、Cr、Ce、Mo、W、Mn、Mg、Zn、Si、Zr、V、Ti及びFeからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素と、P、O、C及びSからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素とを含むものであると好ましい。これらの元素を含む金属塩層は、極めて優れた耐食性及び耐熱性を有するものとなる。 More specifically, the metal salt layer in the magnet of the present invention includes at least one element selected from the group consisting of Cr, Ce, Mo, W, Mn, Mg, Zn, Si, Zr, V, Ti, and Fe. And at least one element selected from the group consisting of P, O, C and S is preferable. The metal salt layer containing these elements has extremely excellent corrosion resistance and heat resistance.
特に、金属塩層は、りん酸塩又は硫酸塩からなる層であると、特に優れた耐食性及び耐熱性を有するものとなるため、好適である。 In particular, the metal salt layer is preferably a layer made of phosphate or sulfate because it has particularly excellent corrosion resistance and heat resistance.
本発明はまた、上記本発明の磁石を好適に製造する方法を提供する。すなわち、本発明の磁石の製造方法は、希土類元素を含む金属磁石素体の表面上に保護層を形成する磁石の製造方法であって、金属磁石素体を熱処理して、金属磁石素体を覆い希土類元素を含有する第1の層、及び、第1の層を覆い第1の層よりも希土類元素の含有量が少ない第2の層を形成する第1工程と、第1工程後の金属磁石素体を化成処理して、第2の層の表面上に化成処理層を形成する第2工程と含み、第1工程において、金属磁石素体の表面上に第1の層及び第2の層が形成されるように、酸化性ガス分圧、処理温度及び処理時間のうちの少なくとも一つの条件を調整することを特徴とする。 The present invention also provides a method for suitably producing the magnet of the present invention. That is, the magnet manufacturing method of the present invention is a magnet manufacturing method in which a protective layer is formed on the surface of a metal magnet body containing a rare earth element, and the metal magnet body is heat-treated to form a metal magnet body. A first step of covering a first layer containing a rare earth element, and a first step of covering the first layer and forming a second layer having a lower rare earth element content than the first layer, and a metal after the first step And a second step of forming a chemical conversion treatment layer on the surface of the second layer by chemical conversion treatment of the magnet base body. In the first step, the first layer and the second layer are formed on the surface of the metal magnet base body. It is characterized in that at least one of the oxidizing gas partial pressure, the processing temperature, and the processing time is adjusted so that the layer is formed.
このような製造方法によれば、金属磁石素体の表面上に、かかる素体が変質してなる第1及び第2の層が良好に形成され、また、化成処理によって化成処理層である金属塩層が良好に形成される。そして、このような構成を有する磁石は、上述の如く、極めて優れた耐食性及び耐熱性を有するものとなる。 According to such a manufacturing method, on the surface of the metal magnet element body, the first and second layers obtained by altering the element body are satisfactorily formed, and the metal that is the chemical conversion treatment layer is formed by the chemical conversion treatment. A salt layer is formed well. And the magnet which has such a structure has extremely excellent corrosion resistance and heat resistance as described above.
本発明によれば、十分な耐食性を有するとともに、優れた耐熱性を有する磁石及びその製造方法を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a magnet having sufficient corrosion resistance and excellent heat resistance and a method for manufacturing the same.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明においては、磁石として、希土類元素を含む希土類磁石を例に挙げて説明することとする。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, a rare earth magnet containing a rare earth element will be described as an example of the magnet.
図1は、本実施形態の希土類磁石を示す模式斜視図であり、図2は図1に示す希土類磁石のII−II線に沿う断面構造を模式的に示す図である。図1、2に示すように、希土類磁石1は磁石素体3(金属磁石素体)と、その磁石素体3の表面を被覆する保護層5とを備えている。また、保護層5は、磁石素体3側から順に、第1の層6、第2の層7及び第3の層8を備えている。以下、希土類磁石1の各構成についてそれぞれ説明する。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a rare earth magnet of the present embodiment, and FIG. 2 is a view schematically showing a cross-sectional structure taken along line II-II of the rare earth magnet shown in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the
(磁石素体)
まず、磁石素体3について説明する。磁石素体3は、希土類元素を含有する永久磁石である。希土類元素とは、長周期型周期表の第3族に属するスカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)及びランタノイド元素のことをいう。ここで、ランタノイド元素には、例えば、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジウム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ユーロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビニウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)等が含まれる。
(Magnet body)
First, the
磁石素体3の構成材料としては、上記希土類元素と、希土類元素以外の遷移元素とを組み合わせて含有させたものが例示できる。この場合、希土類元素としては、Nd、Sm、Dy、Pr、Ho及びTbからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が好ましく、これらの元素にLa、Ce、Gd、Er、Eu、Tm、Yb及びYからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を更に含有したものであるとより好適である。
Examples of the constituent material of the
また、希土類元素以外の遷移元素としては、鉄(Fe)、コバルト(Co)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、ハフニウム(Hf)、タンタル(Ta)及びタングステン(W)からなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が好ましく、Fe及び/又はCoがより好ましい。 As transition elements other than rare earth elements, iron (Fe), cobalt (Co), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mn), nickel (Ni), copper (Cu) At least one element selected from the group consisting of zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), hafnium (Hf), tantalum (Ta) and tungsten (W) is preferable, and Fe and / or Co are more preferable. preferable.
より具体的には、磁石素体3の構成材料としては、R−TM−B系やR−Co系のものが例示できる。前者の構成材料においては、RとしてはNdを主成分とした希土類元素が好ましい。また、TMとしてはFe、Co等の遷移元素が挙げられる。さらに、後者の構成材料においては、RとしてはSmを主成分とした希土類元素が好ましい。
More specifically, examples of the constituent material of the
磁石素体3の構成材料としては、特に、R−Fe−B系の構成材料が好ましい。このような材料は実質的に正方晶系の結晶構造の主相を有しており、また、この主相の粒界部分に希土類元素の配合割合が高い希土類リッチ相、及び、ホウ素原子の配合割合が高いホウ素リッチ相を有している。これらの希土類リッチ相及びホウ素リッチ相は磁性を有していない非磁性相であり、このような非磁性相は通常、磁石構成材料中に0.5〜50体積%含有されている。また、主相の粒径は、通常1〜100μm程度である。
As the constituent material of the
このようなR−Fe−B系の構成材料においては、希土類元素の含有量が8〜40原子%であると好ましい。希土類元素の含有量が8原子%未満である場合、主相の結晶構造がα鉄とほぼ同じ結晶構造となり、保持力(iHc)が小さくなる傾向にある。一方、40原子%を超えると希土類リッチ相が過度に形成されてしまい、残留磁束密度(Br)が小さくなる傾向にある。 In such R—Fe—B-based constituent materials, the rare earth element content is preferably 8 to 40 atomic%. When the rare earth element content is less than 8 atomic%, the crystal structure of the main phase becomes almost the same as that of α-iron, and the coercive force (iHc) tends to decrease. On the other hand, if it exceeds 40 atomic%, a rare earth-rich phase is excessively formed, and the residual magnetic flux density (Br) tends to be small.
Feの含有量は42〜90原子%であると好ましい。Feの含有量が42原子%未満であると残留磁束密度が小さくなり、また、90原子%を超えると保持力が小さくなる傾向にある。さらに、Bの含有量は2〜28原子%であると好ましい。Bの含有量が2原子%未満であると菱面体構造が形成されやすく、これにより保持力が小さくなる傾向にあり、また28原子%を超えると、ホウ素リッチ相が過度に形成されて、これにより残留磁束密度が小さくなる傾向にある。 The content of Fe is preferably 42 to 90 atomic%. When the Fe content is less than 42 atomic%, the residual magnetic flux density decreases, and when it exceeds 90 atomic%, the coercive force tends to decrease. Furthermore, the B content is preferably 2 to 28 atomic%. If the B content is less than 2 atomic%, a rhombohedral structure is likely to be formed, and this tends to reduce the holding force. If it exceeds 28 atomic%, a boron-rich phase is excessively formed. Therefore, the residual magnetic flux density tends to be small.
上述した構成材料においては、R−Fe−B系におけるFeの一部が、Coで置換されていてもよい。このようにFeの一部をCoで置換すると、磁気特性を低下させることなく温度特性を向上させることができる。この場合、Coの置換量は、Feの含有量よりも大きくならない程度とすることが望ましい。Co含有量がFe含有量を超えると、磁石素体3の磁気特性が低下する傾向にある。
In the constituent materials described above, a part of Fe in the R—Fe—B system may be substituted with Co. Thus, if a part of Fe is replaced by Co, the temperature characteristics can be improved without deteriorating the magnetic characteristics. In this case, it is desirable that the amount of substitution of Co not be larger than the content of Fe. When the Co content exceeds the Fe content, the magnetic properties of the
また上記構成材料におけるBの一部は、炭素(C)、リン(P)、硫黄(S)又は銅(Cu)等の元素により置換されていてもよい。このようにBの一部を置換することによって、磁石素体の製造が容易となるほか、製造コストの低減も図れるようになる。このとき、これらの元素の置換量は、磁気特性に実質的に影響しない量とすることが望ましく、構成原子総量に対して4原子%以下とすることが好ましい。 A part of B in the constituent material may be substituted with an element such as carbon (C), phosphorus (P), sulfur (S), or copper (Cu). By replacing a part of B in this way, the magnet body can be easily manufactured and the manufacturing cost can be reduced. At this time, the substitution amount of these elements is desirably an amount that does not substantially affect the magnetic properties, and is preferably 4 atomic% or less with respect to the total amount of constituent atoms.
さらに、保持力の向上や製造コストの低減等を図る観点から、上記構成に加え、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、ビスマス(Bi)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、アンチモン(Sb)、ゲルマニウム(Ge)、スズ(Sn)、ジルコニウム(Zr)、ニッケル(Ni)、ケイ素(Si)、ガリウム(Ga)、銅(Cu)、ハフニウム(Hf)等の元素を添加してもよい。これらの添加量も磁気特性に影響を及ぼさない範囲とすることが好ましく、具体的には、構成原子総量に対して10原子%以下とする。また、その他、不可避的に混入する成分としては、酸素(O)、窒素(N)、炭素(C)、カルシウム(Ca)等が考えられ、これらは構成原子総量に対して3原子%程度以下の量で含有されていても構わない。 Further, from the viewpoint of improving the holding power and reducing the manufacturing cost, in addition to the above-described structure, aluminum (Al), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mn), bismuth (Bi ), Niobium (Nb), tantalum (Ta), molybdenum (Mo), tungsten (W), antimony (Sb), germanium (Ge), tin (Sn), zirconium (Zr), nickel (Ni), silicon (Si) ), Gallium (Ga), copper (Cu), hafnium (Hf), or other elements may be added. These addition amounts are also preferably in a range that does not affect the magnetic properties, and specifically, they are 10 atomic% or less with respect to the total amount of constituent atoms. In addition, oxygen (O), nitrogen (N), carbon (C), calcium (Ca), and the like are conceivable as other components that are inevitably mixed. It may be contained in an amount of.
このような構成を有する磁石素体3は、粉末冶金法によって製造することができる。この方法においては、まず鋳造法やストリップキャスト法等の公知の合金製造プロセスにより所望の組成を有する合金を作製する。次に、この合金をジョークラッシャー、ブラウンミル、スタンプミル等の粗粉砕機を用いて10〜100μmの粒径となるように粉砕した後、更にジェットミル、アトライター等の微粉砕機により0.5〜5μmの粒径となるようにする。こうして得られた粉末を、好ましくは600kA/m以上の磁場強度を有する磁場のなかで、0.5〜5t/cm2の圧力で成形する。
The
その後、得られた成形体を、好ましくは不活性ガス雰囲気又は真空下中、1000〜1200℃で0.5〜10時間焼結させた後に急冷する。さらに、この焼結体に、不活性ガス雰囲気又は真空中、500〜900℃で1〜5時間の熱処理を施し、必要に応じて焼結体を所望の形状(実用形状)に加工して、磁石素体3を得る。
Thereafter, the obtained compact is preferably sintered in an inert gas atmosphere or under vacuum at 1000 to 1200 ° C. for 0.5 to 10 hours and then rapidly cooled. Furthermore, this sintered body is subjected to heat treatment at 500 to 900 ° C. for 1 to 5 hours in an inert gas atmosphere or vacuum, and if necessary, the sintered body is processed into a desired shape (practical shape). A
このようにして得られた磁石素体3には、さらに酸洗浄が施されることが好ましい。すなわち、後述する熱処理の前段において磁石素体3の表面に対して酸洗浄が施されることが好ましい。
The thus obtained
酸洗浄で使用する酸としては、硝酸を用いることが好ましい。一般の鋼材にメッキ処理を施す場合、塩酸、硫酸等の非酸化性の酸が用いられることが多い。しかし、本実施形態での磁石素体3のように、磁石素体3が希土類元素を含む場合には、これらの酸を用いて処理を行うと、酸により発生する水素が磁石素体3の表面に吸蔵され、吸蔵部位が脆化して多量の粉状未溶解物が発生する。この粉状未溶解物は、表面処理後の面粗れ、欠陥および密着不良を引き起こすため、上述した非酸化性の酸を酸洗浄処理液に含有させないことが好ましい。したがって、水素の発生が少ない酸化性の酸である硝酸を用いることが好ましい。
Nitric acid is preferably used as the acid used in the acid cleaning. When plating a general steel material, non-oxidizing acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid are often used. However, when the
このような酸洗浄による磁石素体3の表面の溶解量は、表面から平均厚みで5μm以上、好ましくは10〜15μmとするのが好適である。磁石素体3の表面の加工による変質層や酸化層を完全に除去することで、後述する熱処理により、所望の酸化膜をより精度よく形成することができる。
The amount of dissolution of the surface of the
酸洗浄に用いられる処理液の硝酸濃度は、好ましくは1規定以下、特に好ましくは0.5規定以下である。硝酸濃度が高すぎると、磁石素体3の溶解速度が極めて速く、溶解量の制御が困難となり、特にバレル処理のような大量処理ではバラツキが大きくなり、製品の寸法精度の維持が困難となる傾向がある。また、硝酸濃度が低すぎると、溶解量が不足する傾向がある。このため、硝酸濃度は1規定以下とすることが好ましく、特に0.5〜0.05規定とすることが好ましい。また、処理終了時のFeの溶解量は、1〜10g/l程度とする。
The concentration of nitric acid in the treatment solution used for the acid cleaning is preferably 1 N or less, particularly preferably 0.5 N or less. If the nitric acid concentration is too high, the dissolution rate of the
酸洗浄を行った磁石素体3の表面から少量の未溶解物、残留酸成分を完全に除去するため、超音波を使用した洗浄を実施することが好ましい。この超音波洗浄は、磁石素体3の表面に錆を発生させる塩素イオンが極めて少ない純水中で行うのが好ましい。また、上記超音波洗浄の前後、及び酸洗浄の各過程で必要に応じて同様な水洗を行ってもよい。
In order to completely remove a small amount of undissolved substances and residual acid components from the surface of the
(保護層)
次に、保護層5について説明する。保護層5は、上述の如く、磁石素体3側から順に、第1の層6、第2の層7及び第3の層8を備える3層構造を有している。
(Protective layer)
Next, the protective layer 5 will be described. As described above, the protective layer 5 has a three-layer structure including the first layer 6, the second layer 7, and the
第1の層6は、希土類元素を含有する層であり、また、第2の層7は第1の層よりも希土類元素の含有量が少ない層である。この第1の層6及び第2の層7は、磁石素体3由来の元素及び酸素を含んでいる。より具体的には、磁石素体3における上述した主相を構成する元素及び酸素を含んでいる。
The first layer 6 is a layer containing a rare earth element, and the second layer 7 is a layer having a rare earth element content lower than that of the first layer. The first layer 6 and the second layer 7 contain an element derived from the
ここで、磁石素体3由来の元素は、磁石素体3の構成材料、特に磁石素体3の主相を構成する材料であって、少なくとも希土類元素及び希土類元素以外の遷移元素が含まれ、さらにB、Bi、Si、Alなどが含まれる場合がある。第1の層6及び第2の層7は、磁石素体3上に塗布等によって別途付着させたものではなく、磁石素体3の構成元素が反応する等して、当該磁石素体3が変化することによってその表面に形成される層である。かかる反応としては、酸化反応が挙げられる。このため、第1及び第2の層6,7には磁石素体を構成しない新たな金属元素は含まれないが、酸素、窒素などの非金属元素が含まれる場合がある。
Here, the element derived from the
第1の層6は、磁石素体3由来の希土類元素と酸素とを含有し、より具体的には、酸素、希土類元素及び希土類元素以外の遷移元素を含有していると好ましい。例えば、磁石素体3の構成材料がR−Fe−B系のものである場合、遷移元素としてはFeを主として含み、その構成材料の組成によりCoなどを含んでいてもよい。
The first layer 6 contains a rare earth element derived from the
また、第2の層7は、磁石素体3由来の元素及び酸素を含有しているが、第1の層よりも希土類元素の含有量が少ない層である。例えば、磁石素体3の構成材料がR−Fe−B系のものである場合には、遷移元素はFeを主として含み、その構成材料の組成によりCoなどを含んでいてもよい。この第2の層7による更に優れた耐食性を得る観点からは、第2の層7における希土類元素の含有量は、第1の層6における希土類元素の含有量の半分以下であると好ましく、第2の層7が、希土類元素を実質的に含有しない層であると更に好ましい。つまり、第2の層7は、酸素及び磁石素体3に含まれている希土類元素以外の遷移元素を含有する層であると特に好適である。
The second layer 7 contains an element derived from the
第1の層6及び第2の層7の各構成材料の含有量は、EPMA(X線マイクロアナライザー法)、XPS(X線光電子分光法)、AES(オージェ電子分光法)又はEDS(エネルギー分散型蛍光X線分光法)等の公知の組成分析法を用いて確認することができる。ここで、第2の層7における「希土類元素を実質的に含有しない」態様としては、上述した組成分析法によって希土類元素が検出されない態様が考えられる。つまり、この場合、第2の層7においては、希土類元素の含有率が、上記組成分析法による検出限界以下程度となっている。 The content of each constituent material of the first layer 6 and the second layer 7 is EPMA (X-ray microanalyzer method), XPS (X-ray photoelectron spectroscopy), AES (Auger electron spectroscopy) or EDS (energy dispersion). This can be confirmed using a known composition analysis method such as X-ray fluorescence X-ray spectroscopy. Here, as a mode in which the second layer 7 is “substantially free of rare earth elements”, a mode in which rare earth elements are not detected by the above-described composition analysis method can be considered. That is, in this case, in the second layer 7, the rare earth element content is about the detection limit or less by the composition analysis method.
第3の層8は、第2の層7を覆うように形成されており、主として金属塩から構成される層(金属塩層)である。この第3の層8は、第1の層6や第2の層7とは異なり、磁石素体3が反応する等して形成された層ではなく、磁石素体3の表面上に別途新たに設けられた層である。したがって、第3の層8には、磁石素体3に由来する元素は含まれないこととなる。第3の層8の厚さは、0.01〜10μm程度であると好ましい。
The
この金属塩から構成される第3の層8は、第1の層6及び第2の層7が形成された磁石素体3に化成処理を施すことにより形成された化成処理層であると特に好ましい。このような化成処理層は、例えば、金属塩からなる多数の小さな板状結晶が第2の層7を覆うように付着した形状を有するものとなる。
The
第3の層8を構成する金属塩としては、Cr、Ce、Mo、W、Mn、Mg、Zn、Si、Zr、V、Ti及びFeからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属元素を含むものが挙げられ、これらの元素とP、O、C及びSからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素とを含むものが好ましい。具体的には、上記金属元素のリン酸塩又は硫酸塩が好ましく、リン酸塩が特に好ましい。
The metal salt constituting the
なかでも、金属塩としては、Mo、Ce、Mg、Zr、Mn及びWからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属元素と、P、O、C及びSからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素とを含むものが好ましく、上記金属元素のリン酸塩又は硫酸塩がより好ましく、リン酸塩が特に好ましい。 Among these, as the metal salt, at least one element selected from the group consisting of Mo, Ce, Mg, Zr, Mn and W, and at least one element selected from the group consisting of P, O, C and S, In particular, a phosphate or sulfate of the metal element is more preferable, and a phosphate is particularly preferable.
上記各層からなる保護層5の形成方法としては、例えば、以下に示す方法が挙げられる。すなわち、保護層5の好適な製造方法においては、まず、磁石素体3を熱処理して第1の層6及び第2の層7を形成した後(第1工程)、第1の層6及び第2の層7が形成された磁石素体3に化成処理を施し、第2の層7の表面上に金属塩を含む第3の層8(金属塩層)を形成する(第2工程)。
Examples of the method for forming the protective layer 5 composed of the above layers include the following methods. That is, in a preferable manufacturing method of the protective layer 5, first, the
第1の層6及び第2の層7は、第1工程において、酸化性ガスを含有する酸化性雰囲気中で、磁石素体3を熱処理(加熱)することにより形成することができる。この第1工程の熱処理においては、磁石素体3の表面に、第1の層6及び第2の層7の両方が形成されるように、酸化性ガス分圧、処理温度及び処理時間のうちの少なくとも1つの条件を調整する。なお、かかる熱処理の際には、酸化性ガス分圧、処理温度及び処理時間の3つの条件全てを調整することがより好ましい。
The first layer 6 and the second layer 7 can be formed by heat-treating (heating) the
ここで、酸化性雰囲気とは、酸化性ガスを含有する雰囲気であれば特に限定されず、例えば、大気、酸素雰囲気(好ましくは酸素分圧調整雰囲気)、水蒸気雰囲気(好ましくは水蒸気分圧調整雰囲気)等の酸化が促進される雰囲気である。酸化性ガスとしては、酸素、水蒸気等が挙げられる。この中で、例えば、水蒸気雰囲気とは水蒸気分圧が10hPa以上の雰囲気であり、その雰囲気には、水蒸気と共に不活性ガスが共存していてもよい。かかる不活性ガスとしては窒素が挙げられる。酸化性雰囲気を水蒸気雰囲気とすることで、より簡易に保護層を形成することができる傾向にある。 Here, the oxidizing atmosphere is not particularly limited as long as it contains an oxidizing gas. For example, the atmosphere, oxygen atmosphere (preferably oxygen partial pressure adjustment atmosphere), water vapor atmosphere (preferably water vapor partial pressure adjustment atmosphere) ) And the like. Examples of the oxidizing gas include oxygen and water vapor. Among these, for example, the water vapor atmosphere is an atmosphere having a water vapor partial pressure of 10 hPa or more, and an inert gas may coexist with the water vapor in the atmosphere. Such inert gas includes nitrogen. By making the oxidizing atmosphere a water vapor atmosphere, the protective layer tends to be formed more easily.
上記条件を調整する際には、先ず、磁石素体3を、酸化性ガス分圧、処理温度、処理時間を適宜変化させながら熱処理して、磁石素体3の表層部の構成と、酸化性ガス分圧、処理温度及び処理時間のうちの少なくとも1つの条件との相関を求める。次に、その相関に基づき、磁石素体3の表面に第1の層6及び第2の層7の両方が形成されるように、熱処理の際に、酸化性ガス分圧、処理温度及び処理時間のうちの少なくとも1つの条件を調整する。
When adjusting the above conditions, first, the
熱処理により第1の層6及び第2の層7を形成するためには、処理温度を、300〜550℃の範囲で調製することが好ましく、350〜500℃の範囲で調整することがより好ましい。処理温度が上記上限値を超えると、磁石素体3の腐食が発生し易くなる傾向にある。一方、上記下限値未満であると、上記第1及び第2の層6,7が良好に形成され難くなる傾向にある。
In order to form the 1st layer 6 and the 2nd layer 7 by heat processing, it is preferable to adjust processing temperature in the range of 300-550 degreeC, and it is more preferable to adjust in the range of 350-500 degreeC. . When the processing temperature exceeds the upper limit, corrosion of the
また、処理時間は、1分〜24時間の範囲で調整することが好ましく、5分〜10時間の範囲で調整することがより好ましい。処理時間が上記上限値を超えると、磁気特性が劣化する傾向にある。一方、上記下限値未満であると、上記第1及び第2の層6,7が良好に形成され難くなる傾向にある。 Moreover, it is preferable to adjust processing time in the range of 1 minute-24 hours, and it is more preferable to adjust in the range of 5 minutes-10 hours. When the processing time exceeds the upper limit, the magnetic characteristics tend to deteriorate. On the other hand, when it is less than the lower limit, the first and second layers 6 and 7 tend to be hardly formed.
酸化性雰囲気が水蒸気雰囲気である場合には、先ず、磁石素体3を、水蒸気分圧、処理温度、処理時間を適宜変化させながら熱処理して、磁石素体3の表層部の構成と、水蒸気分圧、処理温度及び処理時間のうちの少なくとも一つの条件との相関を求める。次に、その相関に基づき、磁石素体3表面に第1の層6及び第2の層7の両方が形成されるように、熱処理における水蒸気分圧、処理温度及び処理時間のうちの少なくとも1つの条件を調整する。このとき、処理温度及び処理時間は、上述した範囲内で調整することが好ましい。また、水蒸気分圧は、10〜2000hPaの範囲で調整することが好ましい。
When the oxidizing atmosphere is a steam atmosphere, first, the
第1の層6と第2の層7との総膜厚は、0.1〜20μmとすることが好ましく、0.1〜5μmとすることがより好ましい。この総膜厚を0.1μm未満としようとすると、第1の層6と第2の層7の両層が良好に形成され難くなる傾向にある。一方、総膜厚が20μmを超えるように第1の層6及び第2の層7を形成するのは困難な傾向にある。また、第2の層7の膜厚は、20nm以上であると好ましい。この膜厚が20nm未満であると、第1の層6の腐食を抑制する効果が不十分となり、希土類磁石1の耐食性が低下する傾向にある。
The total film thickness of the first layer 6 and the second layer 7 is preferably 0.1 to 20 μm, and more preferably 0.1 to 5 μm. If the total film thickness is to be less than 0.1 μm, both the first layer 6 and the second layer 7 tend to be hardly formed. On the other hand, it is difficult to form the first layer 6 and the second layer 7 so that the total film thickness exceeds 20 μm. The film thickness of the second layer 7 is preferably 20 nm or more. When this film thickness is less than 20 nm, the effect of suppressing the corrosion of the first layer 6 becomes insufficient, and the corrosion resistance of the
第3の層8は、上述の如く、第1及び第2の層6,7が形成された磁石素体3の表面に化成処理を施すことによって好適に形成し得る。化成処理に際しては、まず、上述した第1及び第2の層6,7形成後の磁石素体3に対し、アルカリ脱脂剤等を用いて表面を洗浄する。次いで、磁石素体3を化成処理液に浸漬する等により磁石素体3に対して化成処理を行い、第2の層7の表面上に化成処理層からなる第3の層8を形成する。
As described above, the
化成処理に用いる化成処理液としては、上述した第3の層8における金属塩を構成する金属及び酸イオンを含む水溶液が挙げられる。例えば、第3の層8として上述した金属のリン酸塩からなる金属塩層を形成する場合、金属原料、リン酸及び酸化剤を含む化成処理液を用いることができる。
Examples of the chemical conversion treatment liquid used for the chemical conversion treatment include an aqueous solution containing the metal and acid ions constituting the metal salt in the
より具体的には、リン酸モリブデンからなる第3の層8を形成する場合、化成処理液としては、金属原料としてモリブデン酸ナトリウム等のモリブデン酸塩やモリブデン酸を含み、これをリン酸及び酸化剤と組み合わせたものが適用できる。また、リン酸セリウムからなる第3の層8を形成する場合には、化成処理液としては、金属原料として硝酸セリウム等のセリウム塩を含み、これをリン酸及び酸化剤と組み合わせたものが適用できる。化成処理液に含有させる酸化剤としては、亜硝酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、過マンガン酸カリウム、クロム酸ナトリウム、過酸化水素等が挙げられる。
More specifically, when the
化成処理の際の化成処理液温度は特に制限されないが、磁石素体3と化成処理液との反応を促進して化成処理層を短時間で形成させる観点から、化成処理液は室温以上に加熱して用いることが好ましく、例えば、30〜100℃とすることが好ましい。また、磁石素体3を化成処理液に浸漬させる時間(化成処理時間)は、特に制限されないが、1〜60分とすることが好ましく、2〜30分とすることがより好ましい。化成処理時間が1分未満であると、化成処理層の形成状態が不均一となる傾向にあり、60分を超えると、化成処理層が厚くなりすぎて緻密性が低下し、得られる希土類磁石の耐食性等が劣化する場合がある。
The temperature of the chemical conversion treatment liquid during the chemical conversion treatment is not particularly limited, but the chemical conversion treatment liquid is heated to room temperature or higher from the viewpoint of promoting the reaction between the
そして、化成処理の後には、得られた希土類磁石1の表面を水洗して、表面に残存する化成処理液等を十分に除去し、その後、希土類磁石1を加熱する等して十分に乾燥させることが好ましい。乾燥が不十分であると、表面に付着した水分によって希土類磁石1の腐食が引き起こされる場合がある。ただし、乾燥の際の加熱温度は、希土類磁石1の特性を劣化させない程度の温度とすることが好ましい。
Then, after the chemical conversion treatment, the surface of the obtained
例えば、上述したような化成処理を、金属元素を含む基体に対して行う場合には、化成処理は、通常、基体中の金属元素が溶解することによって進行し、これによって安定な化成処理層が形成される。ところが、R−TM−B系のような磁石素体の表面上に化成処理層を直接形成しようとすると、上述したような磁石素体中の希土類リッチ相が選択的に溶解されてしまうため、十分に化成処理層が形成できない傾向にあった。ところが、上記実施形態においては、希土類元素を含む磁石素体3の表面上に、第1及び第2の層6,7を形成させた後に化成処理を行っていることから、このような希土類リッチ相の選択的溶解が極めて生じ難くなっている。このため、本実施形態においては、希土類磁石1の最外層に安定な化成処理層である金属塩層(第3の層8)が形成されることとなる。
For example, when the chemical conversion treatment as described above is performed on a substrate containing a metal element, the chemical conversion treatment usually proceeds by dissolution of the metal element in the substrate, whereby a stable chemical conversion treatment layer is formed. It is formed. However, when the chemical conversion layer is directly formed on the surface of the magnet body such as the R-TM-B system, the rare earth-rich phase in the magnet body as described above is selectively dissolved. There was a tendency that a chemical conversion treatment layer could not be formed sufficiently. However, in the above-described embodiment, since the chemical conversion treatment is performed after the first and second layers 6 and 7 are formed on the surface of the
以上、好適な実施形態に係る希土類磁石1及びその製造方法について説明したが、このような構成を有する希土類磁石1においては、まず、第1の層6及び第2の層7が、磁石素体3の表面が変化することによって形成されたものであるから、緻密な構造を有し、また磁石素体3への密着性に優れるものとなる。このため、磁石素体3に対する外気の影響を良好に低減し得る。また、最外層の保護層である第3の層8は、磁石素体3(第2の層7)の表面上に別途設けられた金属塩層からなる安定な層であるから、磁石素体3由来の層では得られ難い優れた耐熱性を発揮し得る。
The
従来、保護層としては、磁石素体の表面を酸化して得られる単層の酸化物層、又は、磁石素体の表面に塗布等により形成された樹脂層等が知られているが、単層の酸化物層のみでは十分な耐食性が得られ難く、また、樹脂層のみでは十分な耐熱性(具体的には、120℃程度を超える温度に耐え得る耐熱性)が得られ難い傾向にあった。これに対し、本実施形態の希土類磁石1は、上記構成を有する保護層5を備えていることから、耐食性に優れるのみならず、ハイブリッドカーのモーター等の用途において要求される200℃程度の高温にも耐え得る耐熱性を有するものとなる。
Conventionally, as the protective layer, a single oxide layer obtained by oxidizing the surface of the magnet body or a resin layer formed by coating or the like on the surface of the magnet body is known. It is difficult to obtain sufficient corrosion resistance with the oxide layer alone, and it is difficult to obtain sufficient heat resistance (specifically, heat resistance that can withstand temperatures exceeding about 120 ° C.) with the resin layer alone. It was. On the other hand, since the
なお、本発明の磁石は、上述した実施形態のものに限定されず、適宜その構成を変更してもよい。すなわち、上述した実施形態では、磁石として希土類元素を含む希土類磁石を例示したが、これに限定されず、本発明は、希土類元素を含まない金属磁石に適用することもできる。 In addition, the magnet of this invention is not limited to the thing of embodiment mentioned above, You may change the structure suitably. That is, in the above-described embodiment, the rare earth magnet containing the rare earth element is exemplified as the magnet. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to a metal magnet not containing the rare earth element.
また、本発明の磁石は、磁石素体と金属塩層との間に、必ずしも上記のような第1及び第2の2つの層を有するものでなくともよく、例えば、一層構造の酸化物層のみを有するものであってもよい。このような酸化物層としては、酸素及び磁石素体に由来する元素を含むものが好ましく、希土類磁石においては、磁石素体の主相を構成する元素を含むものがより好ましい。 Further, the magnet of the present invention does not necessarily have the first and second layers as described above between the magnet body and the metal salt layer. It may have only. Such an oxide layer preferably includes oxygen and an element derived from a magnet body, and a rare earth magnet more preferably includes an element constituting the main phase of the magnet body.
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
[希土類磁石の製造]
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention still in detail, this invention is not limited to these Examples.
[Manufacture of rare earth magnets]
(実施例1)
粉末冶金法により、組成が13.2Nd−1.5Dy−77.6Fe−1.6Co−6.1B(数字は原子百分率を表す。)である鋳塊を作製し、これを粗粉砕した。その後、不活性ガスによるジェットミル粉砕を行って、平均粒径約3.5μmの微粉末を得た。得られた微粉末を金型内に充填し、磁場中で成形した。次いで、真空中で焼結後、熱処理を施して焼結体を得た。得られた焼結体を35mm×19mm×6.5mmの寸法に切り出し加工し、実用形状に加工した磁石素体を得た。
Example 1
An ingot having a composition of 13.2Nd-1.5Dy-77.6Fe-1.6Co-6.1B (the number represents an atomic percentage) was prepared by powder metallurgy, and this was coarsely pulverized. Thereafter, jet milling with an inert gas was performed to obtain a fine powder having an average particle size of about 3.5 μm. The obtained fine powder was filled in a mold and molded in a magnetic field. Next, after sintering in vacuum, heat treatment was performed to obtain a sintered body. The obtained sintered body was cut into a size of 35 mm × 19 mm × 6.5 mm and processed to obtain a magnet body processed into a practical shape.
次に、得られた磁石素体を2%HNO3水溶液中に2分間浸漬し、その後超音波水洗を施した。それから、この酸洗浄(酸処理)を施した磁石素体を、酸素分圧70hPa(酸素濃度7%)の酸素−窒素混合雰囲気中、450℃で8分間の熱処理を行った。 Next, the obtained magnet body was immersed in a 2% HNO 3 aqueous solution for 2 minutes and then subjected to ultrasonic water washing. Then, the magnet body subjected to the acid cleaning (acid treatment) was heat-treated at 450 ° C. for 8 minutes in an oxygen-nitrogen mixed atmosphere having an oxygen partial pressure of 70 hPa (oxygen concentration 7%).
その後、熱処理後の磁石素体を、0.1Mモリブデン酸ナトリウム、1.0Mリン酸及び0.05M亜硝酸ナトリウムを含む70℃の化成処理液に10分間浸漬して、磁石素体に対して化成処理を行い、表面に化成処理層を形成させた。 Then, the magnet body after the heat treatment is immersed for 10 minutes in a chemical conversion treatment solution at 70 ° C. containing 0.1 M sodium molybdate, 1.0 M phosphoric acid and 0.05 M sodium nitrite. A chemical conversion treatment was performed to form a chemical conversion treatment layer on the surface.
得られた希土類磁石を、集束イオンビーム加工装置を用い薄片化し、表面近傍の膜構造を透過型電子顕微鏡(日本電子製のJEM-3010)で観察したところ、磁石素体の表面上には、磁石素体と化成処理層の間に、平均膜厚が2.5μmの層及び平均膜厚が80nmの層の2つの層が、磁石素体側からこの順に形成されていることが確認された。そして、この2つの層に含まれる元素を、EDS(NoraanInstruments社製のVoyagerIII)を用いて分析した結果、磁石素体側の層からは主な成分としてNd,Fe,Oが検出され、化成処理層側の層からはFe,Oが検出され、Ndは検出されなかった。 The obtained rare earth magnet was thinned using a focused ion beam processing apparatus, and the film structure near the surface was observed with a transmission electron microscope (JEM-3010 made by JEOL). On the surface of the magnet body, It was confirmed that two layers, a layer having an average film thickness of 2.5 μm and a layer having an average film thickness of 80 nm, were formed in this order from the magnet body side between the magnet body and the chemical conversion treatment layer. As a result of analyzing elements contained in these two layers using EDS (Voyager III manufactured by Noraan Instruments), Nd, Fe, O are detected as main components from the layer on the magnet body side, and the chemical conversion treatment layer Fe and O were detected from the side layer, and Nd was not detected.
(実施例2)
まず、実施例1と同様にして、磁石素体を製造した後、酸洗浄を行った。次に、酸素分圧70hPa(酸素濃度7%)の酸素−窒素混合雰囲気中、450℃で8分の熱処理を行った。ここで、熱処理後の磁石素体における表面近傍の膜構造を、オージェ電子分光法による深さ方向分析により解析した。なお、オージェ電子分光には、アルバック・ファイ社製SAM680を使用した。その結果、表面から80nmの深さまではFe、Oを含みNdが検出されない層が形成されており、この層の下側2.5μmには、Nd,Fe,Oを含む層が形成されていることが確認された。
(Example 2)
First, in the same manner as in Example 1, after producing a magnet body, acid cleaning was performed. Next, heat treatment was performed at 450 ° C. for 8 minutes in an oxygen-nitrogen mixed atmosphere with an oxygen partial pressure of 70 hPa (oxygen concentration 7%). Here, the film structure in the vicinity of the surface of the magnet body after the heat treatment was analyzed by depth direction analysis by Auger electron spectroscopy. For Auger electron spectroscopy, SAM680 manufactured by ULVAC-PHI was used. As a result, a layer containing Fe and O and not detecting Nd is formed at a depth of 80 nm from the surface, and a layer containing Nd, Fe and O is formed 2.5 μm below this layer. It was confirmed.
その後、熱処理後の磁石素体を、0.1M硝酸セリウム、1.0Mリン酸及び0.05M亜硝酸ナトリウムを含む80℃の化成処理液に10分間浸漬して、磁石素体に対して化成処理を行い、表面に化成処理層を形成させた。 Thereafter, the magnet body after the heat treatment is immersed in a chemical conversion solution at 80 ° C. containing 0.1 M cerium nitrate, 1.0 M phosphoric acid and 0.05 M sodium nitrite for 10 minutes to form a chemical with respect to the magnet body. The treatment was performed to form a chemical conversion treatment layer on the surface.
(比較例1)
実施例1と同様にして磁石素体を形成し、酸洗浄した後、熱処理して希土類磁石を得た。得られた希土類磁石を、実施例1と同様にして透過型電子顕微鏡で観察したところ、磁石素体の表面上には、磁石素体と酸化物層の間に、平均膜厚が5μmの層及び平均膜厚が80nmの層の2つの層が、磁石素体側から順に形成されていることが確認された。そして、この2つの層に含まれる元素を、EDSを用いて分析した結果、磁石素体側の層からは主な成分としてNd,Fe,Oが検出され、酸化物層側の層からはFe,Oが検出され、Ndは検出されなかった。
[特性評価]
(Comparative Example 1)
A magnet body was formed in the same manner as in Example 1, acid washed, and then heat treated to obtain a rare earth magnet. When the obtained rare earth magnet was observed with a transmission electron microscope in the same manner as in Example 1, a layer having an average film thickness of 5 μm was formed on the surface of the magnet body between the magnet body and the oxide layer. In addition, it was confirmed that two layers of an average film thickness of 80 nm were formed in order from the magnet body side. As a result of analyzing the elements contained in these two layers using EDS, Nd, Fe, O are detected as main components from the layer on the magnet body side, and Fe, from the layer on the oxide layer side. O was detected and Nd was not detected.
[Characteristic evaluation]
(塩水噴霧試験)
実施例1〜2及び比較例1の希土類磁石に対し、JIS K5600−7−1に準拠して、5%の塩水を35℃で、96時間噴霧する塩水噴霧試験を行った。その結果、実施例1〜2の希土類磁石では錆の発生が見られなかったのに対し、比較例1の希土類磁石では錆の発生が見られた。
(Salt spray test)
In accordance with JIS K5600-7-1, a salt spray test in which 5% salt water was sprayed at 35 ° C. for 96 hours was performed on the rare earth magnets of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1. As a result, rust was not generated in the rare earth magnets of Examples 1 and 2, whereas rust was generated in the rare earth magnet of Comparative Example 1.
(耐熱試験)
実施例1〜2及び比較例1の希土類磁石を、新日本石油社製ATF(オートミッショントランスファーフィールド)に、200℃、1000時間の条件で浸漬する浸漬試験を行った。その結果、実施例1〜2希土類磁石は、浸漬後の磁束劣化がいずれも0.2%以下であったのに対し、比較例1の希土類磁石は、5.3%であった。
(Heat resistance test)
An immersion test was conducted in which the rare earth magnets of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were immersed in ATF (Automission Transfer Field) manufactured by Nippon Oil Corporation under the conditions of 200 ° C. and 1000 hours. As a result, the rare earth magnets of Examples 1 and 2 all had a magnetic flux deterioration after immersion of 0.2% or less, whereas the rare earth magnet of Comparative Example 1 was 5.3%.
以上の塩水噴霧試験及び耐熱試験の結果から、実施例1〜2の希土類磁石は、耐食性及び耐熱性の両方の特性に優れるものであることが確認された。 From the results of the above salt water spray test and heat resistance test, it was confirmed that the rare earth magnets of Examples 1 and 2 were excellent in both corrosion resistance and heat resistance characteristics.
1…希土類磁石、3…磁石素体、5…保護層、6…第1の層、7…第2の層、8…金属塩層。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記保護層は、前記金属磁石素体を覆う酸化物層と、前記酸化物層を覆う金属塩層と、を有することを特徴とする磁石。 A metal magnet body, and a protective layer formed on the surface of the metal magnet body,
The said protective layer has an oxide layer which covers the said metal magnet base, and a metal salt layer which covers the said oxide layer, The magnet characterized by the above-mentioned.
前記保護層は、前記金属磁石素体を覆い希土類元素を含有する第1の層と、前記第1の層を覆い前記第1の層よりも希土類元素の含有量が少ない第2の層と、前記第2の層を覆う金属塩層と、を有することを特徴とする磁石。 A metal magnet body, and a protective layer formed on the surface of the metal magnet body,
The protective layer includes a first layer that covers the metal magnet body and contains a rare earth element; a second layer that covers the first layer and has a rare earth element content less than the first layer; And a metal salt layer covering the second layer.
前記第1の層は、前記希土類元素、前記遷移元素及び酸素を含有し、
前記第2の層は、前記遷移元素及び酸素を含有し、且つ、前記第1の層よりも前記希土類元素の含有量が少ないことを特徴とする請求項2〜4のいずれか一項に記載の磁石。 The metal magnet body includes a rare earth element and a transition element other than the rare earth element,
The first layer contains the rare earth element, the transition element and oxygen,
5. The second layer according to claim 2, wherein the second layer contains the transition element and oxygen, and the content of the rare earth element is smaller than that of the first layer. Magnet.
前記金属磁石素体を熱処理して、前記金属磁石素体を覆い希土類元素を含有する第1の層、及び、前記第1の層を覆い前記第1の層よりも希土類元素の含有量が少ない第2の層を形成する第1工程と、
前記第1工程後の金属磁石素体を化成処理して、前記第2の層の表面上に金属塩を含む金属塩層を形成する第2工程と、を含み、
前記第1工程において、前記金属磁石素体の表面上に前記第1の層及び前記第2の層が形成されるように、酸化性ガス分圧、処理温度及び処理時間のうちの少なくとも一つの条件を調整して熱処理を行う、ことを特徴とする磁石の製造方法。 A method of manufacturing a magnet for forming a protective layer on the surface of a metal magnet body containing a rare earth element,
The metal magnet body is heat-treated to cover the metal magnet body and to contain a rare earth element, and to cover the first layer and to contain less rare earth element than the first layer. A first step of forming a second layer;
And a second step of forming a metal salt layer containing a metal salt on the surface of the second layer by subjecting the metal magnet body after the first step to chemical conversion treatment,
In the first step, at least one of an oxidizing gas partial pressure, a processing temperature, and a processing time so that the first layer and the second layer are formed on the surface of the metal magnet body. A method for producing a magnet, characterized in that heat treatment is performed under adjusted conditions.
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