JPH0422010B2

JPH0422010B2 -

Info

Publication number: JPH0422010B2
Application number: JP59009153A
Authority: JP
Inventors: Masao Togawa; Masato Sagawa; Setsuo Fujimura
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1984-01-21
Filing date: 1984-01-21
Publication date: 1992-04-15
Also published as: JPS60153109A

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野この発明は、Ｒ（ＲはＹを含む希土類元素のう
ち少なくとも１種）、Ｂ、Feを主成分とする円筒
状の永久磁石体に係り、円筒状の径方向に磁気異
方性を有して磁気特性、耐酸化性並びに強度にす
ぐれた円筒状ラジアル異方性永久磁石体に関す
る。従来の技術一般にモーターに使用する永久磁石体は、低出
力用には等方性円筒状磁石が使用され、高出力用
には異方性弓形磁石を円筒状に組立てて使用して
いるが、高出力用磁石の組立て工程の簡略化のた
め、一体成形の円筒状永久磁石がMO・6Fe₂O₃
（Ｍ；Sr、Ba、Pb）のハードフエライトで提案
されている。また、近年の電気・電子機器の小形化、高効率
化の要求にともない、かかるモーターにおいて
も、小型化、軽量化が要望されている。ところ
が、磁性の低いハードフエライトの使用では、モ
ーターの小型化、軽量化に限度があり、現在、磁
気特性の最もすぐれている希土類Co磁石の適用
化が検討されている。しかし、この希土類Co磁石はCoを50〜60wt％
も含むうえ、希土類鉱石中にあまり含まれていな
いSmを使用するため大変高価であり、通常の焼
結法により製造されるが、焼結体の強度が弱く、
焼結後に破損し易いなどの問題から、一体成形の
円筒状ラジアル異方性永久磁石体を製造すること
が困難であり一層価格を高騰させ、モーターの小
型化、軽量化のための適用が困難であつた。これ
を解決するために、磁石用粉末を樹脂あるいは金
属バインダーと結合固化させるボンド法が提案さ
れている。さらに希土類Co磁石が、R₁Co₅系からR₂Co₁₇
系に高性能、省資源化されたが、ボンド法を用い
ても、高価なSm、Coが主成分であり大変高価で
ある。発明が解決しようとする課題本発明者は先に、高価なSmやCoを必ずしも含
有しない新しい高性能永久磁石として、Fe−Ｂ
−Ｒ三元化合物をベースとする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（特願昭57−145072号、特願
昭57−166663号、特願昭57−200204号、特願昭58
−5813号）。また、Fe−Ｂ−Ｒ合金粉末とバイン
ダーとを混練して得られる樹脂磁石についても提
案した（特願昭58−171909号）。このFe−Ｂ−Ｒ系永久磁石は、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、
Fe、Ｂ、Ｒを主成分として25MGOe以上の極め
て高いエネルギー積を得ることができるすぐれた
永久磁石である。これらの系においてＢは、従来
より知られていたような非晶質促進元素の一種と
して用いられるのでなく、Fe−Ｂ−Ｒ三元化合
物を形成するための必須不可欠の元素として用い
られる。しかしながら、上記のすぐれた磁気特性を有す
るFe−Ｂ−Ｒ系永久磁石体は主成分として、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
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。この発明は、かかるモーター用の一体成形円筒
状ラジアル異方性永久磁石体において、すぐれた
磁気特性を有し、モーターの小形化及び軽量化が
達成できるFe−Ｂ−Ｒ系永久磁石体の提供を目
的としている。課題を解決するための手段発明者はこの新規な永久磁石を使用して、高性
能かつ小型、軽量化を達成した磁気回路が得られ
るように種々検討した結果、焼結磁石の場合、平
均粒度0.5〜50μmの所要組成の磁石原料粉末をダ
イス成形空間内に充填し、成形体の径方向に放射
状に磁場を印加しながら磁場中プレス成形し、そ
の後焼結し、さらに時効処理することにより、
Br 12kG以上、iHc 11kOe以上、（BH）max
35MGOe以上、抗折強度25Kg／mm²以上の極めて
すぐれた磁気特性及び強度を有する円筒状ラジア
ル異方性永久磁石体が得られることを知見したも
のである。また、円筒状ラジアル異方性Fe−Ｂ−Ｒ系永
久磁石体表面に耐酸化めつき層、樹脂層あるいは
化成被膜層を被覆形成することにより、強固かつ
安定な耐酸化被膜層が得られ該表面に生成する酸
化物を長期間抑制でき、特に所要厚みのNi等の
金属めつきを設けるとすぐれた耐酸化性と強度が
得られることを知見したものである。すなわち、この発明は、Ｒ（但しＲはＹを含む
希土類元素のうち少なくとも１種）12原子％〜20
原子％、B4原子％〜24原子％、Fe65原子％〜82
原子％を主成分とし、円筒状磁石体の径方向に放
射状に磁気異方性を有し、表面に耐酸化被膜層を
被覆したことを特徴とする永久磁石体である。作用以下に、この発明による永久磁石体の組成限定
理由を説明する。この発明の永久磁石体に用いる希土類元素Ｒ
は、イツトリウム（Ｙ）を包含し軽希土類及び重
希土類を包含する希土類元素であり、これらのう
ち少なくとも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。又、通例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、Sm、Ｙ、La、Ce、Gd等は他のＲ、特に
Nd、Pr等との混合物として用いることができ
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
含有するものでも差支えない。Ｒは、新規な上記系永久磁石体における必須元
素であつて、12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、20原子％を越えるとＲ
リツ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体が
得られない。よつて、Ｒは12原子％〜20原子％の
範囲とする。また、Ｒの50％以上を軽希土類金属が占めるこ
とが必要である。また、Ｒの一部の１〜30％を重
希土類のDy、Tb、Ho、Gd、Er、Ybのうち１種
以上と置換することは、保磁力及び最大エネルギ
ー積の向上が得られる。Ｂは、新規な上記系永久磁石体における必須元
素であつて、４原子％未満では菱面体組織とな
り、高い保磁力（iHc）は得られず、24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
石体が得られない。よつて、Ｂは４原子％〜24原
子％の範囲とする。 Feは、新規な上記系永久磁石体において必須
元素であり、65原子％未満では残留磁束密度
（Br）が低下し、82原子％を越えると高い保磁力
が得られないので、Feは65原子％〜82原子％の
含有とする。また、この発明による永久磁石体において、
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50％を越えると、
逆に磁気特性が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体は、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4.0
原子％以下で置換することにより、永久磁石体の
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系永久磁石体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原子％以下のBi、 12.5原子％以下のNb、10.5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、 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
の原子百分比％以下の含有させることにより、永
久磁石体の高保磁力化が可能になる。この発明のＲ−Ｂ−Fe系永久磁石において、
結晶相は主相が正方晶であることが不可欠であ
り、特に、微細で均一な合金粉末を得て、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
効果的である。また、この発明の永久磁石体用合金は、粒径が
１〜100μm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、特に体積比で１％〜50％
の非磁性相（非磁性金属間化合物、酸化物相を除
く）を含むことが、すぐれた磁気特性を有するボ
ンド磁石を作製するのに不可欠である。耐酸化被膜層この発明における耐酸化被膜層がめつき層の場
合は、25μm以下の厚みの、Ni、Cu、Zn等の耐
酸化性を有する金属または合金のめつき、あるい
はこれらの複合めつきであればよく、めつき処理
方法としては、無電解めつきまたは電解めつき、
あるいは前記めつきの併用による方法でもよい。
また、この発明における耐酸化性めつき層は、本
永久磁石体の磁気特性には何等の影響を与えな
い。また、耐酸化性めつき層の厚みは、25μmを越
える厚みでは、めつき膜の強度が劣化するととも
に、製品の寸法精度を得ることが困難になり、か
つめつき処理時間に長時間を要し、コスト的にも
好ましくないため、めつき層厚みは25μm以下と
する必要がある。例えば、Cu下地、Niめつき、あるいはNi無電
解めつき下地、Ni電解めつき等の複合めつきの
場合は、5μm〜15μm厚み、Niめつき及びCuめつ
きの場合は5μm〜15μm厚み、Znめつきの場合は
5μm〜15μm厚みのめつき層のとき、耐酸化性は
もちろん、強度及びコスト面からも最も好まし
い。また、耐酸化被膜層が耐酸化性樹脂層の場合、
25μm以下の層厚みで、樹脂として、エポキシ樹
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、上記樹脂に酸
化亜鉛、クロム酸亜鉛、鉛丹等の防錆用顔料を樹
脂量に題して80％以下含有させたり、ベンゾトリ
アゾールを含有する場合は樹脂量に対して１％以
下の含有でもよい。また、耐酸化性化成被膜からなる耐酸化被膜層
の場合は、燐酸亜鉛、燐酸マンガン等の燐酸塩被
膜あるいはクロム酸塩被膜が好ましく、さらにこ
れら化成被膜表面に、塗料あるいは樹脂層を被覆
してもよい。この発明において、化成被膜厚み
は、燐酸塩被膜の場合は3μm〜10μm、クロム酸
塩被膜の場合は2μm〜5μmが好ましい。実施例以下に、この発明による実施例を示しその効果
を明らかにする。出発原料として、純度99.9％の電解鉄、B19.4
％を含有し残部はFe及びAl、Si、Ｃ等の不純物
からなるフエロボロン合金、純度99.7％以上の
Ndを使用し、これらを高周波溶解し、その後水
冷鋳型に鋳造した。その後インゴツトをスタンプミルにより35メツ
シユスルーまでに粗粉砕し、次にボールミルによ
り３時間粉砕し、粒度３〜10μmの微粉末を得た。この微粉末を金型に挿入し、10kOeの磁界中で
配向して2t／cm²の圧力で、外径67mm×内径52mm×
高さ13mm寸法の円筒体に成形した。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
よる円筒状ラジアル異方性永久磁石体を作製し
た。このときの磁石体成分組成は、15Nd−8B−
77Feであつた。得られた永久磁石体から13mm×８mm×６mm寸法
に試験片を切り出し、第１表に示すめつき条件で
各試験片にめつき処理し、めつき後の各試料の磁
気特性、耐酸化性、接着強度を測定した。結果は
第２表に示す。第２表の耐酸化性は、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、酸化膜厚をもつて評価した。
なお、酸化膜厚みは酸化膜の最大厚みで表わして
ある。また、接着強度は、めつき処理後の上記試験片
を保持板にアラルダイトAW−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、単位面積当りの接着強度
を測定した。なお、第３表に比較のため、本発明の実施例と
同一成分の無めつき試料を酸化試験として、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
び酸化膜厚みで評価してある。第２表、第３表より明らかなように、無めつき
試料は短期間の酸化試験で、磁石体合金の表面に
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体の酸化に伴なう酸化被
膜の増大は、磁気回路の空〓を益々狭くし、最終
的には前記空〓部は０となり、磁気回路の出力低
下、さらには作動困難を来たすが、この発明によ
る永久磁石体は、耐酸化性にすぐれており、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。

【表】

【表】発明の効果この発明による円筒状ラジアル異方性永久磁石
体は、きわめてすぐれた磁気特性を有し、焼結磁
石であつても従来の希土類Co焼結磁石よりすぐ
れた強度を有しており、さらに所要組成からなる
Fe−Ｂ−Ｒ系円筒状永久磁石体表面に耐酸化め
つき層、樹脂層あるいは化成被膜層を被覆形成す
ることにより、強固かつ安定な耐酸化被膜層が得
られ該表面に生成する酸化物を長期間抑制でき、
特に所要厚みのNi等の金属めつきを設けるとす
ぐれた耐酸化性と強度が得られ、モーターの小形
化及び軽量化に最適な円筒状ラジアル異方性永久
磁石体である。

Claims

【特許請求の範囲】

１Ｒ（但しＲはＹを含む希土類元素のうち少な
くとも１種）12原子％〜20原子％、B4原子％〜
24原子％、Fe65原子％〜82原子％を主成分とし、
円筒状磁石体の径方向に放射状に磁気異方性を有
し、表面に耐酸化被膜層を被覆したことを特徴と
する永久磁石体。