CN1764990A - 超小型制品用的微小、高性能稀土磁铁及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明以制得高性能稀土磁铁为目的，尤其以在制造小体积稀土磁铁及使用该磁铁的超小型电动机时提供有效的手段。磁铁块材料通过机械加工所形成的稀土磁铁，该磁铁是表面积/体积的比率在2mm－1以上，体积在100mm3以下，于相当于正露出该磁铁的最表面的结晶粒子的半径的深度以上，通过使由磁铁表面扩散渗透稀土金属至该磁铁内部，对由前述加工引起的变质损伤部予以改质，而具有(BH)最大在280kJ/m3以上的磁性的超小型制品用的微小、高性能稀土磁铁。对保持于减压槽内通过物理方式使已蒸气或微粒子化的R金属或含R金属的合金(其中，R是由Y及Nd、Dy、Pr、Ho、Tb选出的稀土元素的一种或二种以上)以三维方式的飞溅至该磁铁的表面积的全部或一部分并成膜，且于相当于正露出该磁铁的最表面的结晶粒子的半径的深度以上，通过使R金属由磁铁表面扩散渗透至该磁铁内部。

Description

超小型制品用的微小、高性能稀土磁铁及其制造方法
技术领域
本发明是有关Nd-Fe-B系或Pr-Fe-B系等的稀土磁铁，尤指超小型电动机等的超小型制品用的微小、高性能稀土磁铁及其制造方法。
背景技术
Nd-Fe-B系稀土磁铁为在永久磁铁中已知最具高性能的磁铁，是被广泛的使用于硬盘驱动器的音圈电动机(VCM)或电磁断层照相装置(MRI)用的磁路等。又，此磁铁是通过具有以较薄的富Nd副相包围内部组织Nd2Fe14B主相的周围的微结构，而使发生矫顽磁力发生，并显示出较高的磁能积是为人所知的。
另一方面，使用烧结磁铁于实际的电动机等时，通过研磨加工可得最后的尺度及同心度等虽然实际上正被进行着，但此时由于微小的研削龟裂或氧化等，而使磁铁表面层的富Nd相受损，结果磁铁表面部分的磁性会降低至磁铁内部的数分之一。此种现象在对体积的表面积比率较大的微小的磁铁尤其显着，例如将(BH)最大为360kJ/m3的边长10mm的方块磁铁裁切.研磨成1×1×2mm时，(BH)最大会降低至240kJ/m3，未能获得Nd-Fe-B系稀土磁铁本来的特性。
为改善Nd-Fe-B系烧结磁铁的此种缺陷，以机械研磨或化学研磨去除由机械加工产生的变质层的方法正被提出(例如，专利文献1)。又，另被覆稀土金属属于已研磨加工的磁铁表面上并进行扩散热处的方法被提出(例如，专利文献2)。又，形成SmCo膜于Nd-Fe-B系磁铁表面的方法被发现(例如，专利文献3)。
专利文献1
日本特开平9-270310号公报
专利文献2
日本特开昭62-74048号(日本特公平6-63086号)公报
专利文献3
日本特开2001-93715号公报
上述专利文献1记载的方法，由于变质层是被推测成大致10μm以上，而有研磨上需耗费时间、若进行高速研磨时会新产生变质层、再者在化学研磨时，酸液会残存于烧结磁铁的空洞并容易发生腐蚀伤痕等的问题。
于专利文献2，虽然显示有于烧结磁铁的被研磨加工面的加工变质层上形成稀土金属属薄膜层，通过扩散反应形成改质层的内容，但是具体而言，仅是记载着于长度20mm×宽度5mm×厚度0.15mm的薄试片上形成溅镀膜的实验结果，所得的(BH)最大至多200kJ/m3。
再者，专利文献3记载的方法，在保持单单成膜的状态下由于对Nd2Fe14B相或富Nd相并无金属性反应，欲恢复磁性是较困难的，又通过热处理若使Sm扩散至磁铁内部，会使Nd2Fe14B相的结晶磁力异向性降低，故较难恢复磁性。再者，成膜时是翻转试料并采取二次溅镀的方法，所以于成膜的生产性及磨厚的均匀性等仍有困难点。
近年来，例如，于行动电话用振动电动机方面，大多使用外径约2mm的Nd-Fe-B系圆筒状烧结磁铁，但若实际量测其磁性时，是在230kJ/m3前后，故在不使振动强度降低下，欲使其小型化是有困难的。再者，欲对适用于今后微机器人或体内诊断用微电动机被要求的高输出·超小型伺服电动机(actuator)是处于更困难的状况。
在本发明，是以解决上述的习知技术的问题，制得高性能稀土磁铁为目的，尤其以在制造小体积稀土磁铁及使用该磁铁的超小型电动机时提供有效的手段。
发明内容
本发明人等，对烧结磁铁经裁断、挖孔、表面研削、研磨等机械加工所形成的微小磁铁，在制造的际由于加工损伤引起磁性的劣化，经精心调查及对策实验，结果成功的开发出可使稀土磁铁本来的磁性恢复的超小型制品用的微小、高性能稀土磁铁。
亦即，本发明是(1)一种超小型制品用的微小、高性能稀土磁铁的制造方法，其特徵在于具有磁铁块材料经裁断、挖孔、表面研削及研磨等机械加工所形成的具有已变质损伤的表面层的已挖洞的内表面的圆筒形状或圆盘形状的稀土磁铁，将该磁铁是表面积/体积的比率在2mm-1以上，体积在100mm3以下的稀土磁铁，将延伸至已对向配置的靶材的中间的等离子空间的电极线插入该磁铁的洞孔，保持在减压槽内，以该电极线为旋转轴并边使该磁铁旋转，边通过溅镀法边通过溅镀法使已微粒化的R金属或含R金属的合金(其中，R是由Y及Nd、Dy、Pr、Ho、TB选出的稀土元素的一种或二种以上)成三维的飞溅在该磁铁的表面的全部或一部分上并予形成薄膜，且在相当于正露出该磁铁的最表面的结晶粒子的半径的深度以上，通过溅镀法使已微粒化或蒸汽化的R金属或含R金属的合金由磁铁表面扩散渗透R金属至该磁铁内部，对由前述加工引起的变质损伤部予以改质，而使已降低的(BH)最大恢复至280kJ/m3以上。
又，本发明是(2)如上述(1)的超小型制品用的微小、高性能稀土磁铁的制造方法，上述扩散渗透是予边成膜边进行的。
又、本发明是(3)一种超小型制品用的微小、高性能稀土磁铁的制造方法，其特徵在于，已对向配置的靶材是与该圆筒形状或圆盘形状磁铁的中心轴方向呈同心圆状配置的环状靶材。
又，本发明是(4)一种超小型制品用的微小、高性能稀土磁铁的制造方法，其特征在于，对具有磁铁块材料经裁断、挖孔、表面研削及研磨等机械加工所形成的已挖洞的内表面的圆筒形状或圆盘形状、无洞孔的圆柱形或方柱形状的稀土磁铁，将该磁铁是表面积/体积的比率在2mm-1以上，体积在100mm3以下的稀土磁铁装填入金属制笼子内，并予可旋转自如的保持在减压槽内，在该减压槽内通过物理方式使已蒸汽化的R金属或含R金属的合金(其中，R是由Y及Nd、Dy、Pr、Ho、TB选出的稀土元素的一种或二种以上)成三维的飞溅在该磁铁的表面的全部或一部分上并予形成薄膜，且在相当于正露出该磁铁的最表面的结晶粒子的半径的深度以上，由磁铁表面扩散渗透R金属至该磁铁内部，对由前述加工引起的变质损伤部予以改质，而使已降低的(BH)最大恢复至280kJ/m3以上。
又，本发明是(5)如上述(4)的超小型制品用的微小、高性能稀土磁铁的制造方法，其中上述扩散渗透是予边成膜边进行的。
又，本发明是(6)如上述(1)或(4)的超小型制品用的微小、高性能稀土磁铁的制造方法，其中于使R金属或含R金属的合金扩散渗透之际的大气内，将氧气、水蒸汽、二氧化碳、氮气等源自大气的杂质气体厚度设为50ppm以下。
又，本发明是(7)如上述(1)或(4)的超小型制品用的微小、高性能稀土磁铁的制造方法，其中该磁铁是Nd-Fe-B系或Pr-Fe-B系，R金属是Dy或TB。
作用
若通过裁断、挖孔、表面研削及研磨等机械加工磁铁块时，则磁铁表面部分会变质损伤，使磁性降低。于具有此已变质损伤的表面的磁铁表面上，若使以Y及Nd为首，并由Dy、Pr、Ho及TB选出的稀土金属属的一种以上单独或含有各种金属相当量的合金成膜，并扩散至磁铁内部时，则例如观察Nd-Fe-B是稀土磁铁，此等稀土金属属因是Nd2Fe14B主相及与富Nd晶间相的Nd同种的稀土金属属，故与Nd的亲合力良好，主要与富Nd相反应，并可容易修复由于机械加工引起的已变质损伤的部分，达成恢复磁性的机能。
又，于此等稀土金属的一部分通过扩散而进入Nd2Fe14B主相内取代Nd元素时，任一稀土金属亦可使主相的结晶磁力异向性增加，
矫顽磁力增加且具有使磁性恢复的作用。尤其TB全部取代主相的Nd元素的TB2Fe14B于室温的结晶磁力异向性，因是Nd2Fe14B的约3倍，故可容易获得较大的矫顽磁力。对Pr-Fe-B系磁铁，亦可得同样的恢复机能。
稀土金属通过扩散处理而渗入的深度，是相当于正露出于该磁铁的最上表面的结晶粒子的半径的深度以上。例如，Nd-Fe-B系磁铁的结晶粒径大致为6～10μm，故相当于正露出于该磁铁的最上表面的结晶粒子的半径的3μm以上是最低限度必需的。未满此值时，与包覆富Nd相间的反应即成为不足够，磁性即仅有少许恢复。若深至3μm以上时，则矫顽磁力会徐徐增加，与Nd2Fe14B主相的Nd取代虽有可再提高矫顽磁力的效果，但若过度深入的扩散时，会有降低残留磁化的情形，故以调整扩散处理条件并作为所期待的磁性的深度较佳。
于本发明，磁性通过表面改质的恢复，虽然与稀土磁铁的尺度无关，但是体积越小的磁铁，又对体积的表面积比越大的磁铁即显出示显着的效果。若依本发明人等的有关Nd-Fe-B系烧结磁铁的尺度与磁性的至目前为止的研究时，则磁铁尺度大致成为2mm方块以下时，退磁曲线(demagnetization curve)的矩形性(rectangularity)变差且明显的生成矫顽磁力的降低。
在这一尺度，以磁铁体积为8mm3可予简单的计算出表面积/体积比是3mm-1。又，于圆筒形磁铁时，表面积/体积比会再增加，矩形性或矫顽磁力变成显着的降低。举其一例，经予搭载于市售的行动电话用振动电动机的磁铁的外径、内径及长度，各为2.5mm、1mm及4mm程度，其体积是相当于约16.5mm3。
因此，于以表面积/体积比为2mm-1以上，较宜为3mm-1，且体积大致为100mm3以下，再者20mm3以下的小型磁铁，通过表面改值得效果尤其显着，对经予搭载于市售的振动电动机的Nd-Fe-B系磁铁的(BH)最大为大致240kJ/m3，而于本发明可得280kJ/m3，例如300～360kJ/m3的高特性。
若依本发明的方法时，于已变质损伤的磁铁表面上通过机械加工将稀土金属成膜并予扩散，修复已变质损伤的磁铁表面层的富Nd等的稀土金属相，可使磁性充分的恢复。又，结果可实现出采用微小的高性能磁铁的超小型·高输出功电动机。
附图说明
第1图是可合适的使用于本发明方法的三维溅镀装置的靶材周围的方式图。
第2图是表示本发明试样(1)及(3)，与比较例试样(1)的退磁曲线图。
第3图是表示形成Dy膜后已热处理的本发明试样(2)的SEM图(a：反射电子像、b：Dy元素影像)的图面代用照相。
第4图是本发明及比较例试样的磁铁试样尺度与(BH)最大的关系图。
具体实施方式
以下，依制造步骤再详细説明本发明的微小的高性能稀土磁铁的制造方法。
作为本发明方法的对象的稀土磁铁块材，是通过原料粉末的烧结法或于热压原料粉末后的热轧塑性加工法予以制作者。通过裁断、挖孔、表面研削及研磨等机械加工此等稀土磁铁块材，制作具有已挖洞的内表面的圆筒形状或圆盘形状、无洞孔的圆柱形或方柱形状的微小磁铁。由而，制作出表面积/体积的比率为2mm-1以上，体积为100mm3以下的微小的磁铁。
至于用作微小的磁铁的合适的合金是，可例示出以Nd-Fe-B系或Pr-Fe-B系等为代表性者。其中，虽然以Nd-Fe-B系磁铁是磁性最高，但由机械加工而得的特性降低下是较大者。
成膜于具有已变质损伤的表面的磁铁表面的金属，由于以构成磁铁的Nd等的富稀土金属相的修复强化为目的，以Y及Nd为首，采用由Dy、Pr、Ho、TB选出的一种以上稀土金属的单独或含有相当量的Y、Nd、Dy、Pr、Ho、TB等的稀土金属的合金，例如Nd-Fe合金或Dy-Co合金等。
至于对磁铁表面的成膜法并未予特别限定，可适用蒸镀、溅镀、离子植入、镭射淀积等物理性成膜法，或CVD或MO-CVD等的化学气相蒸镀法，及电镀法等。但于成膜及加热扩散的各种处理，以在10-7Torr以下以及氧，水蒸气等源自大气的气体数十ppm以下的清净大气内进行较佳。
通过加热使R金属由磁铁表面扩散渗入的际的大气，若为通常可取得的高纯度氩气程度的纯度时，利用氩气内所含的源自大气的气体，亦即氧气、水蒸气、二氧化碳、氮气等，使加热该磁铁时经予被覆于表面上的R金属成为氧化物、碳化物、氮化物，可有效的未扩散到达至内部组织相。因此，再加热扩散R金属时的大气内所含的源自大气的杂质气体厚度以设成50ppm程度以下，宜为10ppm程度以下较佳。
于制成圆筒或圆盘等形状的微小磁铁的表面的全部或一部分上极力的形成均匀的薄膜，由复数的靶材使金属成分呈三维的成膜于磁铁表面上的溅镀法、或使金属成分离子化，利用静电性吸引强度被覆特性并使成膜的离子植入法是尤其有效的。
又，至于稀土磁铁于溅镀作业的等离子空间内的保持方面，可采用以线材或板材能旋转自如的保持一个或多数个磁铁的方法，或将多数个磁铁填充于金属网制笼子内并能转动自如的保持的方法。通过此种方法可三维的形成均匀的薄膜于微小磁铁的表面全体上。
上述成膜用稀土金属因是仅单单被覆于磁铁表面上，并未被发现有磁性的恢复，已成膜的稀土金属成分的至少一部分是以扩散于磁铁内部并与富Nd等稀土金属相反应为必须的。因此，通常在已成膜后，于500～1000℃进行短期的热处理并使成膜金属扩散。于溅镀的情形，通过提高溅镀时的RF及DC输出功并予成膜，因可使成膜中的磁铁上升至上述温度范围，例如约800℃左右，故实质上可使成膜，同时亦可进行扩散。
第1图是表示实施本发明的制造方法时较合适的三维溅镀装置的概念图。于第1图，使由制成轮状的成膜金属而成的靶材1及靶材2对向并予配置着，于其间配置水冷式的铜制高频率线圈3。使电极线5插入于圆筒形状磁铁4的筒内部，该电极线5是予固定于电动机6的旋转轴内并予保持成可使圆筒型磁铁4旋转。于无洞孔的圆柱或方柱形状磁铁的情形，可采用将多数个磁铁制品填充于金属网制笼子内并可转动自如的保持的方法。
在此，为防止圆筒形磁铁4的筒内部与电极线5在旋转时的滑动，电极线5是予扭转成微细的波形并接触至筒内部。微小磁铁的重量，因是数十mg程度，故电极线5与圆筒形磁铁4在旋转时几乎不发生滑动。
再者，通过阴极转换开关(A)使圆筒形状磁铁4具有可实施逆溅镀的机构。逆溅镀时是通过电极线5使磁铁4成为阴电位，并进行磁铁4的表面的蚀刻。通常溅镀作业时在开关(B)进行转换。通常溅镀时对电极线5不赋予电位而进行溅镀成膜是较一般的，然而视欲成膜的金属的种类或膜质控制的不同，亦可通过电极线5对磁铁5赋予正的偏压电位并进行溅镀成膜。通常溅镀中，形成Ar离子及由靶材1、2发生的金属粒子与金属离子混杂的等离子空间7，金属粒子由圆筒形磁铁4的表面的上下左右前后以三维方式飞溅并予成膜。
以此种方法成膜的磁铁，若非为成膜且同时予以扩散的情形，在使溅镀装置回复至大气压后，在不接触大气下移送至已连接至溅镀装置的手套箱内，同样的填充至已设置于该手套箱内的小型电炉内并为使薄膜扩散于磁铁内部而进行热处理。
且，一般为使稀土金属容易氧化，于成膜后的磁铁表面上形成Ni或Al等耐蚀性金属或泼水性的硅烷是被膜并可供实用较佳。又，于改质表面金属为Dy或TB时，因在空气中的氧化进行，与Nd相比，显着较迟缓，故视磁铁的用途的不同，亦可省略设置耐蚀性被膜。
以下，通过实施例详细説明本发明。
(实施例1)
由组成Nd12.5Fe78.5Co1B8的合金铸锭通过带材铸模法制作厚度0.2～0.3mm的合金薄片。其次填充此薄片至容器内，通过使在室温包藏500kPa的氢气后释出，可得大小约0.15～0.2mm的不定形粉末，接着进行喷流粉碎，制作约3μm的微细粉末。
于此微细粉末内添加混合硬脂酸钙0.05重量后，在磁场中进行模压成形，填充于真空炉内并在1080℃烧结1小时，而得边长18mm的立方体磁铁块材。
其次，对此立方体磁铁块材进行研磨石裁断及外径研磨与超声波开孔，制作外径1mm、内径0.3mm、长度3mm的圆筒形磁铁。以此状态者作为比较例试料(1)。体积2.14mm3、表面积13.67mm2，表面积/体积的比率为6.4mm-1。
接着，采用第1图所示的三维溅镀装置，对此圆筒形磁铁表面形成金属膜。采用镝(Dy)金属作为靶材。于圆筒形磁铁的筒内部，使插入直径0.2mm的钨线作为电极线。所用的轮状靶材的大小，是让外径80mm、内径30mm、厚度20mm。
实际的成膜作业是以下述的顺序进行。于上述圆筒形磁铁的筒内部插入钨线并予固定，将溅镀装置进行抽真空至5×10-5Pa为止后，导入高纯度氩(Ar)气并保持装置内于3Pa。其次，将阴极转换开关设成(A)侧，施加RF输出功20W及DC输出功2W并进行10分钟的逆溅镀，以去除磁铁表面的氧化膜。接着，将阴极转换开关设成(B)侧，施加RF输出功80W及DC输出功120W并进行6分钟的正常溅镀。
所得的成膜磁铁，在使溅镀装置回复至大气压后，在不接触大气下移送至已连接至溅镀装置的手套箱内，同样的填充至已设置于该手套箱内的小型电炉内，并在第一阶段进行700～850℃的热处理10分钟，在第二阶段进行600℃的热处理30分钟。以此等作为本发明试样(1)～(4)。且，为防止磁铁在热处理时的氧化，使精制氩气循环于手套箱内，保持氧厚度于2ppm以下，露点于-75℃以下。
各试样的磁性，是于已施加4.8MA/m的脉冲磁化后，采用振动试样型磁力计予以测定。表1是表示各试样的磁性值，第2图是摘出比较例试样(1)与本发明试样(1)及(3)的退磁曲线并予表示。
由表1显而可知，Dy金属成膜及本发明试样在其后的热处理不论何者均显示出较比较例试样(1)有较高的能量积(BH)最大，尤其在试样(3)与比较例试样(1)相较，被发现有38％的恢复。其理由是可被推测成由机械加工而受损伤的富Nd层可予修复强化所致，结果由第2图的退磁曲线的形状显而可知，与未处理的比较例试样比较，经予表面改质的本发明试样的矩形性(Hk/Hcj)是可予显着的改善。在此，Hk在退磁曲联机是意指磁化的值相当于残留磁化的90％时的磁场。
表1
试样名称   第一阶段温度(℃)   (BH)最大(kJ/m3)   Br(T)   Hcj(MA/m)   Hk/Hcj(％)
  比较例试样(1)   -   247   1.31   1.07   23
  本发明试样(1)   700   283   1.33   1.27   54
  本发明试样(2)   750   304   1.34   1.31   68
  本发明试样(3)   800   341   1.35   1.34   76
  本发明试样(4)   850   337   1.33   1.38   77
对上述测定后的试样，进行Dy膜的观察。首先，关于本发明试样(1)，已深埋入树脂并予研磨后，以硝酸酒精轻轻地蚀刻，以500倍光学显微镜观察。结果，可知于试样的外周全面上均匀的形成有约2μm的被覆膜。
又，另外，关于本发明试样(2)，采用分析型扫描式电子显微镜观察磁铁的内部构造。结果，如第3图(a)的反射电子影像所示，试样表面部是与Dy成膜呈现出通过其后的热处理与内部不同的构造。又，若依第3图(B)的Dy元素影像时，则于表面层若存在高厚度的Dy时，可知Dy元素同时亦会扩散渗入试样内部，扩散深度可知大致10μm。且，于影像中央部所见的Dy高厚度位置，是可被推测由研磨时剥离的表层已部分转印所致。
(实施例2)
于实施例1已制作的外径1mm、内径0.3mm、长度3mm的圆筒形磁铁上，各自形成Nd、Dy、Pr、TB及Al金属膜。在此，Nd及Al的靶材，是与实施例1的Dy同为外径80mm、内径30mm、厚度20mm，Pr及TB靶材是仅将厚度2mm的各金属黏贴固定于对向至上述Al靶材的试样的面上予已制作。
将此等的各金属靶材安装于三维溅镀装置上的后，固定2个圆筒形磁铁于钨电极联机，依序进行靶材交换并各自形成各种金属膜。成膜作业是将氩气导入装置内，且保持装置内压力于3Pa，施加RF输出功20W及DC输出功2W并进行10分钟的逆溅镀，接着施加RF输出功100W及DC输出功200W并进行5分钟的溅镀。
各金属被覆膜的厚度，是将二个磁铁中的一个深埋入树脂内并进行显微镜观察，结果Al是在3.5μm，稀土金属是在2.5～3μm的范围。另一方面，另一个磁铁是填充于手套箱内的小型电炉内，在800℃进行10分钟及在600℃进行30分钟的扩散热处理，作为本发明试样(5)～(8)，及比较例试样(2)。
且，比较例试样(1)是由表1再予记载，比较例试样(3)是在保持已形成Nd膜的状态下，不施加热处理的试样。所得的磁铁试样的磁性示于表2。自表2显而可知，成膜金属为Al时，是与无金属膜的比较例试样(1)约略同等的特性，未被发现有表面改质的效果。又，比较例试料(3)由于未实施扩散热处理而未能形成扩散层，未被发现有磁性的恢复。
表2
试样名称   成膜金属   (BH)最大(kJ/m3)   Br(T)   Hcj(MA/m)   Hk/Hcj(％)
  比较例试样(1)   -   247   1.31   1.07   23
  比较例试样(2)   Al   243   1.30   1.05   31
  比较例试样(3)   Nd   249   1.29   1.09   25
  本发明试样(5)   Nd   352   1.35   1.25   74
  本发明试样(6)   Dy   358   1.33   1.43   77
  本发明试样(7)   Pr   355   1.36   1.34   72
  本发明试样(8)   TB   366   1.34   1.58   81
(实施例3)
对组成Nd12Dy2.5Fe76.5Co1B8的烧结磁铁块进行裁断、研磨及开孔，制作外径10mm、内径3mm、长度1.4mm的圆盘形磁铁。体积100mm3，表面积200mm2，表面积/体积的比率为2.0mm-1。于其表背面上形成TB膜。溅镀条件是施加RF输出功40W及DC输出功2W并进行10分钟的逆溅镀后，使成RF输出功100W及DC输出功在100～800W的间可变，制作溅镀条件不同的磁铁。
在此已成膜的TB膜厚，是在事先检查DC输出功及膜厚间的关是后予以实施，控制溅镀时间使于800W时为5分钟，任一磁铁的成膜厚度亦大致成为3μm。
又，于本实施例，在不实施成膜厚的扩散热处理下，由成膜时的磁铁试样的温度上升，可得知TB金属的热扩散。成膜时的试样温度是随着DC输出功的增加而上升，DC输出功为600W时，发现试样有红热现象，此时的温度可被推定成约700℃。TB金属的扩散深度，是于测定磁性后，深埋各试样并用分析型扫描式电子显微镜测定TB元素影像的源自磁铁试样表面的分布状况。
所得的磁铁试样的磁性示于表3。由表3显而可知，随着DC输出功的增加，试样会引起加热，在扩散深度t为3μm以上的本发明试样(9)～(13)，可得287kJ/m3(约36MGOe)以上的较高的能量积。另一方面，可被推测成试样加热不足的比较例试样(4)～(6)，由于几乎未被发现有TB金属的扩散至磁铁中，故仅止于较低的值。如此，通过适当选择溅镀条件，同时进行TB金属的扩散至磁铁中及成膜，亦可省略其后的热处理步骤。
表3
试样名称   DC输出功(W)   t(μm)   (BH)最大(kJ/m3)   Br(T)   Hcj(MA/m)
  比较例试样(4)   100   0   234   1.28   1.21
  比较例试样(5)   200   0   237   1.27   1.22
  比较例试样(6)   300   1   245   1.28   1.25
  本发明试样(9)   400   3   287   1.30   1.48
  本发明试样(10)   500   7   321   1.32   1.56
  本发明试样(11)   600   10   330   1.33   1.63
  本发明试样   700   16   341   1.33   1.67
  (12)
  本发明试样(13)   800   35   335   1.32   1.68
(实施例4)
由组成Nd12.5Fe78.5Co1B8的合金，以与实施例1相同的步骤，制作已形成外径5.2mm、内径1.9mm、厚度3mm的圆盘形状的烧结磁铁。对此磁铁施以外径研磨及内径研磨加工后，使用平面研磨盘，可得外径5mm、内径2mm、厚度0.1mm、0.2mm、0.5mm、0.8mm、1.2mm、1.8mm的各种尺度的圆盘状磁铁。体积为约2mm3～30mm3、表面积/体积的比率为约21mm--1～2mm--1的范围。
通过不锈钢电极线并保持此等磁铁，安装于神港精机股份有限公司制造的电弧放电型离子植入装置。于是，于将装置抽真空至1×10-4Pa后，导入高纯度氩气并保持装置内于2Pa。对上述不锈钢钢线施加-600V的电压，同时使已20rpm-1旋转，通过电子枪使熔解蒸发，且使通过热电子放射电极及离子化电极予以离子化的Dy粒子淀积于磁铁表面15分钟，制作膜厚2μm的磁铁试样。
其次，将此试样填充于手套箱内的小型电炉内，第一阶段在850℃进行10分钟的扩散热处理，第二阶段在550℃进行60分钟的扩散热处理，作为试样厚度0.1mm的本发明试样(14)至厚度1.8mm的本发明试样(19)。且，已研磨加工后的磁铁依厚度顺序作为比较例试样(7)～(12)。
第4图是表示以此等试样的厚度尺度、表面积/体积、体积为参数时的磁性(BH)最大的结果。形成Dy金属膜且已进行扩散热处理的本发明试样(14)～(19)，对未处理的比较例试样(7)～(12)不论任一尺度均可发现有(BH)最大的恢复。尤其，磁铁的体积较20mm3小且表面积/体积的比率较3mm-1大时，再者体积较10mm3小且表面积/体积的比率较5mm-1大时，可知由表面改质而得的磁性有显着的恢复效果。
发明的功效
若依本发明，通过机械加工于已变质损伤的磁铁表面上形成稀土金属膜并予扩散，利用裁断、挖孔、表面研削、研磨等机械加工，修复已变质损伤的磁铁表面层，可使磁性大幅的恢复。又，结果，可对已采用微小且高性能磁铁的超小型·高输出功电动机等的实现有所贡献。

Claims (8)

1.一种超小型制品用的微小、高性能稀土磁铁的制造方法，其特征在于，具有磁铁块材料经裁断、挖孔、表面研削及研磨等机械加工所形成的已挖洞的内表面的圆筒形状或圆盘形状、无洞孔的圆柱形或方柱形的稀土磁铁，该磁铁是表面积/体积的比率在2mm-1以上，体积在100mm3以下，在相当于正露出该磁铁的最表面的结晶粒子的半径的度以上，由使由磁铁表面扩散渗透R金属(其中，R是由Y及Nd、Dy、Pr、Ho、Tb选出的稀土元素的一种或二种以上)至该磁铁内部，对由前述加工引起的变质损伤部予以改质，而具有(BH)最大恢复至280kJ/m3以上的磁铁。
2.如权利要求1所述的超小型制品用的微小、高性能稀土磁铁，其特征在于，该磁铁是Nd-Fe-B系或Pr-Fe-B系，R金属是Dy或Tb。
3.一种超小型制品用的微小、高性能稀土磁铁的制造方法，其特征在于，将具有磁铁块材料经裁断、挖孔、表面研削及研磨等机械加工所形成的已变质损伤且已挖洞的内表面的圆筒形状或圆盘形状、无洞孔的圆柱形或方柱形状的稀土磁铁，保持于减压槽内，在该减速压槽内由物理方式使已蒸汽化的R金属或含R金属的合金(R是由Y及Nd、Dy、Pr、Ho、Tb选出的稀土元素的一种或二种以上)成三维方式飞溅在该磁铁的表面积的全部或一部分上并成膜，且在相当于正露出该磁铁的最表面的结晶粒子的半径的深度以上，由使前述加工引起的变质损伤部改质而得权利要求1或2的超小型制品用的微小、高性能稀土磁铁。
4.如权利要求3的超小型制品用的微小、高性能稀土磁铁的制造方法，其特征在于，上述扩散渗透是予边成膜边进行的。
5.如权利要求3或4的超小型制品用的微小、高性能稀土磁铁的制造方法，其特征在于，上述物理方式是由离子冲击使以配置于该稀土磁铁周围上的R金属或含R金属的合金而成的复数靶材微粒子化并于该稀土磁铁表面上成膜的溅镀法，或使R金属或含R金属的合金熔融蒸发产生的粒子离子化并于该稀土表面上成膜的离子电镀法。
6.如权利要求5的超小型制品用的微小、高性能稀土磁铁的制造方法，其特征在于，由旋转或转动自如的保持该稀土磁铁于仅隔离指定距离且对向配置的靶材的中间电浆空间内并予溅镀，使能均匀的成膜于该磁铁的外表面上。
7.如权利要求6的超小型制品用的微小、高性能稀土磁铁的制造方法，其特征在于，将该电极线插入并保持于配置有至已对向配置的靶材的中间等离子空间的电极线的具有已挖洞的表面的圆筒形状或圆盘形状的稀土磁铁的洞孔内，以该电极线为旋转轴并使该磁铁旋转，并使已微粒化的R金属或含R金属的合金飞溅，使能均匀的成膜于该磁铁的外表面上。
8.如权利要求7的超小型制品用的微小、高性能稀土磁铁的制造方法，其特征在于，已对向配置的靶材是与该圆筒形状或圆盘形状磁铁的中心轴方向呈同心圆状配置的环状靶材。
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