JPH0752685B2 - 耐食性永久磁石 - Google Patents

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系希土類永
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希土類・ボロン・
鉄系永久磁石に関する。

背景技術 出願人は先に、N2d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号公報、特開昭59−894
01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）と
してNdやPr等の軽希土類を中心としたCo含有のFe−Ｂ−
Ｒ系希土類永久磁石のＲの一部にdy、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）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系希土類永久磁石を提案
した（特開昭60−34005号）した。

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。

そこで、出願人は、上記のFe−Ｂ−Ｒ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、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、その耐食性樹脂層では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ができない問題があった。

発明の目的 この発明は、Ｆ−Ｂ−Ｒ系永久磁石材料の耐食性の改善
を目的とし、耐食性改善のため、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Ｆ−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系永久磁石表面に施す表面
処理を種々検討した結果、焼結磁石体の表面に、特定性
状の金属薄片を含む耐食性樹脂層を設けることにより、
耐食性を著しく向上させることができることを知見し、
この発明を完成したものである。

すなわち、この発明は、 Ｒ（ＲはNd、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種からなる）10原子％〜30原子％、 B2原子％〜28原子％、 Fe65原子％〜80原子％を主成分とし、主相が正方晶相か
らなる焼結永久磁石体の表面に、 厚み１μｍ以下、幅および長さが２μｍ〜200μｍの金
属薄片を含む耐食性樹脂層を有することを特徴とする耐
食性永久磁石である。

この発明における耐食性樹脂層は、金属薄片および樹脂
からなり、すなわち、特定性状の金属薄片が樹脂層内で
積層されて、すぐれた耐食性樹脂となることにより、永
久磁石体に薄膜を形成させるだけで防錆効果が大きい。

発明の好ましい実施態様 この発明における金属薄片としては、薄片が容易に得ら
れる耐食性のよい金属やその合金等があり、例えばステ
ンレスやAl、Zn、Ti、Zr、Ｖ、Nb、Cr、Mo、Ｗ、Mn、C
o、Ni等の金属およびそれらの合金が利用できる。

また、金属薄片の大きさとしては、厚み１μｍ以下、幅
および長さが２〜200μｍであり、さらに、厚み0.5μｍ
以下、幅および長さが５〜100μｍが、均質な樹脂層形
成のために好ましい。

また、この発明における樹脂としては、エポキシ樹脂、
熱硬化型アクリル樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹
脂、メラミン樹脂、シリコン樹脂、ビニル樹脂等の塗料
用合成樹脂あるいはこれらの複合樹脂である。

樹脂中に含まれる金属薄片の量は、耐食性および均質な
樹脂層形成の点から0.01PHR〜60PHR、好ましくは1PHR〜
30PHR、さらに上記の樹脂中に酸化亜鉛、クロム酸亜
鉛、鉛等の防錆用顔料を含有してもよく、あるいはベン
ゾトリアゾールを含有するものでもよい。

また、この発明において、永久磁石体表面に樹脂層の被
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。この樹脂層は
５μｍあればよく、すぐれた寸法精度を得るために25μ
ｍ以下の厚みとすることが好ましい。

永久磁石の成分限定理由 この発明の永久磁石に用いる希土類元素Ｒは、組成の10
原子％〜30原子％を占めるが、Nd、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、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％を越えると、Ｒ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、希土類元素は、10原子％
〜30原子％の範囲とする。

Ｂは、この発明による永久磁石における、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原子を越えと、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、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
越えると、高い保磁力が得られないので、Feは65原子％
〜80原子％の含有とする。

また、この発明の永久磁石において、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20％を越えると、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。

また、この発明の永久磁石は、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系永久磁石に対してその保磁力、減磁曲線の角型性を
改善あるはいは製造性の改善、低価格化に効果があるた
め添加することができる。

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、5.0原子％以下のBi、 9.5原子％以下のNb、9.5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、 9.0原子％以下のNi、9.0原子％以下のSi、 1.1原子％以下のZn、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％以下の含有させることにより、
永久磁石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。

また、この発明による永久磁石のＲの主成分が、その50
％以上をNd及びPrを主とする軽希土類金属が占める場合
で、R12原子％〜20原子％、B4原子％〜24原子％、Fe74
原子％〜80原子％、を主成分とするとき、（BH）max35M
GOe以上のすぐれた磁気特性を示し、特に軽希土類金属
がNdの場合には、その最大値が45MGOe以上に達する。

また、この発明において、60℃、相対温度90％の環境に
長時間放置する耐食試験で、極めて高い耐食性を示す永
久磁石として、 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る場合が好まし
い。

実 施 例 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、14
Nd−0.5Dy−7B−6Co−2Al−残Fe（at％）なる組成の鋳
塊を得た。

その後インゴットを粗粉砕、次に微粉砕し、平均粒度３
μｍの微粉末を得た。

この微粉末を金型に挿入し、12kOeの磁石中で配向し、
磁界と直角方向に、1.5t/cm²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中で580℃、２時間の時効
処理を施して、永久磁石を作製した。

得られた永久磁石から、長さ20mm×幅10mm×厚み8mm寸
法に試験片を切り出した。

次に、この試験片を溶剤洗滌後乾燥したのち、平均厚み
0.3μｍ、平均幅８μｍ、平均長さ10μｍのステンレス
薄片を分散させたエポキシ樹脂をスプレーを使用して塗
布し、３時間室温で乾燥したのち、90℃で１時間焼付処
理を施して、表面に20μｍ〜25μｍの樹脂層を被着して
本発明の永久磁石を得た。

なお、上記樹脂層にはステンレス薄片が18PHR含まれて
いた。

比較のため、ステンレス薄片を含まないエポキシ樹脂を
スプレー法にて塗布し、３時間室温で乾燥したのち90℃
で１時間焼付処理を施して、表面に20μｍ〜20μｍの樹
脂層を被着した比較試験片を作製した。

次に上記の試験を60℃の温度、相対的湿度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１表に
示す。

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０３ Ｄ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｒ（ＲはNd、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、T
   m、Yb、Lu、Ｙのうち少なくとも11種からなる）10原子
   ％〜30原子％、B2原子％〜28原子％、Fe65原子％〜80原
   子％を主成分とし、主相が正方晶相からなる焼結永久磁
   石体の表面に、厚み１μｍ以下、幅および長さが２μｍ
   〜200μｍの耐食性金属薄片を含む耐食性樹脂層を有す
   ることを特徴とする耐食性永久磁石。