JPH0752683B2

JPH0752683B2 - 耐食性のすぐれた希土類磁石

Info

Publication number: JPH0752683B2
Application number: JP61282975A
Authority: JP
Inventors: 隆樹浜田; 浩子中村
Original assignee: 住友特殊金属株式会社
Priority date: 1986-11-26
Filing date: 1986-11-26
Publication date: 1995-06-05
Anticipated expiration: 2010-06-05
Also published as: JPS63134646A

Description

【発明の詳細な説明】利用産業分野この発明は、高磁石特性を有するFe−Ｂ−Ｒ系稀土類永
久磁石に係り、その特定組成及び簡単な表面処理により
永久磁石の耐食性を著しく向上させた稀土類・ボロン・
鉄系永久磁石に関する。

背景技術本発明者は先に、NdやPrを中心とする資源的に豊富な軽
稀土類を用いてB,Feを主成分とし、高価なSmやCoを含有
せず、従来の稀土類コバルト磁石の最高特性を大幅に越
える新しい高性能永久磁石として、Fe−Ｂ−Ｒ系永久磁
石を提案した（特開昭59−46008号号公報、特開昭59−8
9401号公報）。

前記磁石合金のキュリー点は、一般に、300℃〜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−Ｒ系永久磁石を得（特開
昭59−64733号、特開昭59−132104号）、さらに、前記C
o含有のFe−Ｂ−Ｒ系稀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、稀土類元素（Ｒ）と
いてNdやPr等の軽稀土類を中心としたCo含有のFe−Ｂ−
Ｒ系稀土類永久磁石のＲの一部にDy、Tb等の重稀土類の
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）maxを保有したままで、iHcをさらに
向上させたCo含有のFe−Ｂ−Ｒ系稀土類永久磁石を提案
した（特開昭60−34005号）。

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、空気中で酸化し次第に安定な酸化物を生成し易い稀
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
酸化物の脱楽による周辺機器への汚染の問題があった。

そこで、出願人は、上記のFe−Ｂ−8R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58−162350号）を提案したが、本めっき法
では永久磁石体及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。そのため磁石体
表面にスプレー法あるいは浸漬法によって、厚膜の耐食
性樹脂層を被覆した永久磁石を提案（特願昭58−171907
号）したが、耐食性樹脂層が厚膜のため、製品の寸法精
度に問題があり、またその耐食性が十分でなく苛酷な環
境条件での長時間使用できない問題があった。

発明の目的この発明は、Fe−Ｂ−Ｒ系稀土類永久磁石の耐食性の改
善を目的とし、耐食性改善のため、その組成を特定し、
且つ簡単な表面処理を施すことによりすぐれた耐食性と
寸法精度のすぐれたFe−Ｂ−Ｒ系永久磁石を目的として
いる。

発明の構成と効果この発明は、すぐれた耐食性と寸法精度を発揮するFe−
Ｂ−Ｒ系永久磁石を目的に、Fe−Ｂ−Ｒ系永久磁石を組
成的に種々検討した結果、稀土類元素（Ｒ）として、N
d、Dyを特定し、かつＢ、Co、Al、Ｃ、あるいはさら
に、TiまたはNbの特定量を含有することにより、永久磁
石材料の磁石特性を劣化させることなく、従来では得ら
れない程の耐食性の改善効果が得られ、さらに、簡単な
表面処理として、焼結磁石体表面に、薄膜厚の特定の耐
食性樹脂層被着することにより、更に耐食性が向上をす
ることを知見したものである。

すなわち、この発明は、 Nd11at％〜15at％、Dy0.2at％〜3.0at％、かつNdとDyの総量が12at％〜17at％であり、 B5at％〜8at％、Co0.5at％〜13at％、 Al0.5at％〜4at％、C1000ppm以下を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなり、主相が正方晶構造からなる焼結磁石体表面にスプレー
法、ハケ塗り法あるいは浸漬法により、薄膜15μｍ以下
のポリシロキサン樹脂層を有することを特徴とする耐食
性のすぐれたFe−Ｂ−Ｒ系稀土類磁石である。

この稀土類永久磁石材料は、（BH）max25MGOe以上、かつiHc10kOe以上を有し、60
℃、相対的湿度90％雰囲気中での1000時間放置後に発錆
がなく、従来の耐酸化性樹脂層を有するFe−Ｂ−Ｒ系永
久磁石より格段にすぐれた耐食性を有する。

また、この発明は、前記組成にさらに、TiまたはNbの１
種を0.1at％〜1.0at％含有させることにより、前記のす
ぐれた耐食性を劣化させることなく、永久磁石の磁石特
性、特に、減磁曲線の角形性を改善し、（BH）maxを向
上させることができる。

Fe−Ｂ−Ｒ系永久磁石合金における粒界相は、該合金内
に、Co及びAlを含有しない場合は、Ｂをほとんど含ま
ず、Feを数％含有し、そのほとんどが稀土類元素からな
るＲリッチ相及びＢの含有が多いＲ_１＋εFe₄B₄相から
構成されているため、Fe−Ｂ−Ｒ系永久磁石の耐食性が
劣化する理由は、化学的に活性な稀土類元素を主体とす
る前記Ｒリッチ相の存在によるものと考えられる。

この発明によるFe−Ｂ−Ｒ系永久磁石合金の場合のは、
その粒界相において、含有されるCo及びAlが前記Ｒリッ
チ相に入って、多相となり、かつCo及びAl量の調整によ
り、磁石特性を低下させることなく、粒界相の耐食性に
大きく寄与するものと考えられる。

この発明におけるポリシロキサ樹脂は、撥水性であり、
永久磁石体表面に薄膜を形成させるだけで防錆効果が大
きい。

また、この発明において、永久磁石体表面にポリシロキ
サン樹脂層の被膜方法としては、スプレー法、ハケ塗り
法、浸漬法等により塗布したのち、焼き付けるものであ
るが、この樹脂層は２μｍ以上あればよく、すぐれた寸
法精度を得るためには、15μｍ以下の厚みとすることが
好ましい。

また、樹脂層を披着する前に永久磁石体の表面を有機溶
剤で洗浄することが好ましい。

成分の限定理由この発明において、Ndは、11at％未満では、高保磁力を
得るために必要なNdリッチ相が不足し、また、保磁力の
小さなα−鉄が出現して磁石特性が急激に低下し、ま
た、15at％を越えると、保磁力は僅かに増加するが、Br
の減少、並びにBrの減少に伴ない（BH）maxが低下する
ため、 11at％〜15at％とし、好ましいNd量は 12at％〜14at％の範囲とする。

本発明において、Ndの一部を磁気特性及び耐食性を阻害
しない範囲でprにて置換することができ、また市販品の
Nd材料として、Nb、Pr、Ceを含むジジム（didymium）を
一部用いることができる。

Dyは、0.2at％未満では、iHc及び（BH）maxの増大効果
がなく、また、3.0at％を越えると、iHcの向上には有効
であるが、Dyは資源的に少なく高価であり、永久磁石コ
ストの上昇を招来し好ましくないため、0.2at％〜3.0at
％に限定する。また、好ましい範囲は0.2at％〜2.0at％
である。

また、NdとDyの総量、すなわち、稀土類元素の総量が、
12at％未満では、主相の金属化合物中に、Feが析出し、
iHcが急激に低下し、また、17at％を越えるとiHcは10KO
e以上と大きくなるが、残留磁束密度Brが低下し（BH）m
ax25MGOe以上に必要なBrが得られず好ましくないため、
NdとDyの総量は、12at％〜17at％に限定する。また、好
ましい前記総量は、12.5at％〜15at％である。

Ｂは、5at％未満では、iHcが10kOe以下となるため好ま
しく、また、8at％を越えると、iHcは増大するが、Brが
低下して、（BH）max25MGOe以上が得られないため、 5at％〜8at％に限定する。

Coは、キュリー点の上昇、製品の耐候性及び原料粉末の
耐酸化性、Isの上昇に有効であるが、0.5at％未満で
は、キュリー点の上昇、及び耐候性改善の効果が少な
く、13at％を越えると、粒界にはCoが高濃度な凝縮集さ
れ、Coが30at％以上含有する強磁性のＲ（Nd・Dy）−Co
化合物が析出して、本系磁石の磁化反転を容易に行わせ
てiHcを低下させるため、0.5at％〜13at％の含有とす
る。また、好ましいCoの範囲は、1at％〜10at％であ
る。

AlはiHcの増加及び耐候性の改善に有効であり、特に、C
oの添加量の増大に伴ない低下するiHcの改善効果を有す
るが、0.5at％未満では、iHcの増加及び耐候性の改善の
効果が少なく、また、4at％を越えると、iHcの向上には
有効であるが、Br、（BH）maxが急激に低下するため、 0.5at％〜4at％に限定する。Alの好ましい含有量は、0.
5at％〜2at％である。

TiまたはNbは、Al添加によるBr、（BH）maxの減少を補
う効果を有するが、TiまたNbが0.1at％未満ではBrの上
昇効果がなく、1.0at％を越えると、磁石合金中のＢと
化合してTiまたはNb硼化物を生成し、磁石合金として必
要なＢの減少を招来してiHcが低下するため、0.1at％〜
1.0at％に限定する。さらに好ましい範囲は、0.2at％〜
0.7at％である。

Ｃは、永久磁石の耐食性に大きな影響を及ぼし、含有が
1000ppmを越えると、耐食性が急激に低下して実用的な
永久磁石が得られないため、1000ppm以下の含有が望ま
しく、好ましくは800ppm以下であり、さらに好ましくは
500ppm以下の含有である。

この発明による稀土類永久磁石合金において、前記元素
を含有したのちの残部は、Feと不可避的不純物であり、
不純物は工業生産上、不可避的に混入するＰ、Ｓ、Cu、
Mn、Ni等のものが許容される。

また、O₂は、800ppm以下の含有が好ましく、さらには、
6000ppm以下が好ましい。

この発明において、 Nd12at％〜14at％、Dy0.2at％〜2.0at％、かつNdとDyの総量が12.5at％〜15at％であり、 B5at％〜8at％、Co1at％〜10at％、 Al0.5at％〜2at％、C500ppm以下を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなり、主相が正方晶構造
からなる永久磁石は、プレス時、プレス方向と直角に磁
場を印加する場合に、（BH）max30MGOe以上、IHc13kOe以上のすぐれた磁石特
性を有し、かつ極めて高い耐食性を有する。

また、この発明による永久磁石材料は、結晶粒径が１μ
ｍ〜100μｍの範囲にある正方晶系結晶構造を有する化
合物R₂（Fe・Co）₁₄B型を主相とし、Alを含まずCoを含
有するＲリッチ相と、AlとCoを含有するＲリッチ相から
なる多相のＲリッチ相に含まれるCo量が５〜30at％、Al
が5at％以下を含有する粒界相構造のとき、耐食性が最
もすぐれている。

この発明は特定量のNd、Dy量及びNd、Dy総量と特定量の
Ｂ、Co、Al、及びＣ量を含有することにより高磁石特性
と供に極めてすぐれた耐食性を有するものである。

実施例実施例１出発原料として、純度99.9％の電解鉄、フェロボロン合
金、純度99.7％以上のND、Dy、Co、Al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、第
１表に示す鋳塊を得た。

その後この鋳塊を、スタンプミルにて粗粉砕し、さら
に、ボールミルにて微粉砕し、平均粒度３μｍの微粉砕
粉を得た。

この微粉砕粉をプレス装置の金型に装入し、12kOeの磁
界中で配向し、磁界に直角方向に、1.5t/cm²の圧力で成
形して、得られた成形体を、1060℃〜1120℃,2時間,Ar
雰囲気中、の条件で焼結し、さらに、放冷したのち、Ar
雰囲気中で、800℃,1時間、ついで580℃,2時間の２段時
効処理して、20mm×10mm×8mm寸法に試験片を切り出
し、試験片に溶剤脱脂後乾燥した後、コリコーン1700CP
樹脂（コリコンコーポレーション社製）をスプレー法に
て４回重ね塗布した後、150℃、15分の焼付処理を施し
て、表面に２〜５μｍの樹脂層を被着して、本発明の永
久磁石の試験片を得た。

この試験片を、60℃の温度、相対湿度90％の雰囲気に10
00時間放置して、発錆状況及び永久磁石材料の耐食性試
験前後の磁石特性を測定した。その結果を第２表に示
す。

実施例２出発原料として、純度99.9％の電解鉄、フェロボロン合
金、純度99.7％以上のND、Dy、Co、Al、Ti、Nb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、第３表に示す種々の組成の鋳塊を得た。

その後この鋳塊を、スタンプミルにて粗粉砕し、さら
に、ボールミルにて微粉砕し、平均粒度３μｍの微粉砕
を得た。

この微粉砕粉をプレス装置の金型に装入し、12kOeの磁
界中で配向し、磁界に直角方向に、1.5t/cm²の圧力で成
形して、得られた成形体を、1060℃〜1120℃,2時間,Ar
雰囲気中の、条件で焼結し、さらに、放冷したのち、Ar
雰囲気中で、800℃,1時間、ついに580℃,2時間の２段時
効処理して、20mm×10mm×8mm寸法に試験片を切り出
し、試験片に溶剤脱脂後乾燥した後、コリコーン1700MS
液中に浸漬した。

その後、室温で３時間乾燥した後、150℃、15分の焼付
処理を施して、表面に２〜５μｍの樹脂層を被着して、
本発明の永久磁石の試験片を得た。

この試験片を60℃の温度、相対湿度90％の雰囲気に1000
時間放置して、発錆状況及び永久磁石材料の耐食性試験
前後の磁石特性を測定した。その結果を第４表に示す。

比較のため、第３表に組成を示した比較組成からなるFe
−Ｂ−Ｒ系永久磁石材料から得られた試験片に、エポキ
シ樹脂をスプレー法にて塗布し、80℃、30分の焼付処理
を施して、表面に20〜30μｍの樹脂層を被着した比較試
験片を作製した。得られた比較試験片を前記耐食性試験
に供した。その結果を第４表に示す。

第２表，第４表より明らかなように、この発明による薄
膜樹脂層を被着した永久磁石材料は、従来のFe−Ｂ−Ｒ
系永久磁石材料に比べ、頗るすぐれた耐食性を有するこ
とが分る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｆ 1/053

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Nd11at％〜15at％、Dy0.2at％〜3.0at％、かつNdとDyの総量が12at％〜17at％であり、 B5at％〜8at％、Co0.5at％〜13at％、 Al0.5at％〜4at％、C1000ppm以下を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなり、主相が正方晶構造
からなる焼結磁石体表面にポリシロキサン樹脂層を有
し、（BH）max25MGOe以上、かつiHc10kOe以上の特性を
有し、温度60℃、相対的湿度90％の雰囲気に1000時間放
置後に発錆がないことを特徴とする耐食性のすぐれた稀
土類磁石。
【請求項２】Nd11at％〜15at％、Dy0.2at％〜3.0at％、かつNdとDyの総量が12at％〜17at％であり、 B5at％〜8at％、Co0.5at％〜13at％、 Al0.5at％〜4at％、C1000ppm以下、 TiまたはNbの１種0.1at％〜1.0at％を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなり、主相が正方晶構造
からなる焼結磁石体表面にポリシロキサン樹脂層を有
し、（BH）max25MGOe以上、かつiHc10kOe以上の特性を
有し、温度60℃、相対的湿度90％の雰囲気に1000時間放
置後に発錆がないことを特徴とする耐食性のすぐれた稀
土類磁石。