JP2001210504A - R−t−b系永久磁石 - Google Patents

R−t−b系永久磁石

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JP2001210504A
JP2001210504A JP2000015369A JP2000015369A JP2001210504A JP 2001210504 A JP2001210504 A JP 2001210504A JP 2000015369 A JP2000015369 A JP 2000015369A JP 2000015369 A JP2000015369 A JP 2000015369A JP 2001210504 A JP2001210504 A JP 2001210504A
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Fumitake Taniguchi
文丈 谷口
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Hitachi Metals Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0253Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 めっきしたR−T−B系永久磁石におけるめ
っきに含有される水素量を100ppm以下に低減することに
より、耐食性に優れるとともに磁気特性の耐熱性を向上
したR−T−B系永久磁石を提供する。 【解決手段】 R14B型金属間化合物(RはYを
含む希土類元素の1種または2種以上であり、TはFe
またはFeとCoである)を主相とするR−T−系永久
磁石体表面にめっきを被覆してなるR−T−B系永久磁
石であって、前記めっきの水素含有量を100ppm以下にし
たことを特徴とするR−T−B系永久磁石。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は回転機(モータ、発
電機)、アクチュエータ、スピーカまたはポンプ等に用
いられる、めっきを被覆してなるR−T−B系永久磁石
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】希土類永久磁石のうち、R14B型
金属間化合物を主相とするR−T−B系系焼結磁石(R
はYを含む希土類元素の1種または2種以上であり、T
はFeまたはFeとCoである)は高い磁気特性を有し
ており、フェライト磁石に次いでコストパフォーマンス
に優れることから、近年製造量が大きく伸びている。し
かしながら、その主要成分として希土類元素および鉄を
多量に含有するために腐食しやすいという欠点を有して
おり、耐食性を向上するための種々の表面処理が施され
て実用に供されている。表面処理膜として、樹脂コーテ
ィング、クロメート膜あるいはめっきなどが採用されて
いるが、特にNiめっきに代表される金属皮膜をめっき
する方法が耐食性および耐磨耗性等に優れており多用さ
れている。めっきを被覆したR−T−B系永久磁石は各
種磁石応用製品に組み込まれて使用されるが、近年耐熱
仕様のニーズが増大してきている。めっきを被覆した従
来のR−T−B系永久磁石は磁気特性の耐熱性が悪いと
いう問題を有する。すなわち、従来のめっきしたR−T
−B系永久磁石が未めっきのものに比べて加熱時の総磁
束量の減少率が顕著に大きくなるという問題がある。例
えば、後述するように、縦5mm×横3mm×厚み0.7m
m程度の長方形板状のR−Fe−B系永久磁石体にNi
めっきを被覆したもの(パーミアンス係数Pc=0.42)
を作製後、続いて大気中の70℃で所定時間保持後室温ま
で戻す加熱試験を行った場合、総磁束量の減少率は10%
に達するほど大きい。このように、めっきした従来のR
−T−B系永久磁石の加熱時の磁気特性の顕著な劣化は
深刻な問題であった。
【0003】次に、めっきについて説明する。金属皮膜
をめっきする方法は大きく電気めっきと無電解めっきと
に分けられる。電気めっきでは、めっきしようとする金
属イオンを含む電解液中で、被めっき体を陰極とし、電
着させようとする金属と同じ金属かまたは不溶性の金属
を陽極として、直流電解を行えば、陰極で電着させよう
とする金属イオンが放電し、被めっき体表面に所望の金
属を電着させることができる。つまり、陰極ではMn++ne
→Mの反応が起こる。このとき、通常の電気めっきでは
2H++2e→H2 の反応が同時に起こり、水素が発生す
る。次に無電解めっきについて説明する。無電解めっき
で一般に用いられているのは化学還元法という方法であ
る。この原理は、還元剤となる薬品を用いて、金属塩溶
液から化学的に金属イオンを析出させることにある。例
えばホルマリンを還元剤として用いた無電解銅めっきの
場合、めっき液中では、Cu2++HCHCO+3OH-→HCOO+2H2O+C
u の反応が起こり、被めっき体にCuが析出する。ま
た、このときHCHO+OH-→HCOO+H2 の反応が同時に起こ
り水素が発生する。本発明者の詳細な調査により、前記
めっき時に発生した水素は大気中にも放出されるが、か
なりの水素がめっき膜中にも取り込まれることがわかっ
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明者はめっきを被
覆したR−T−B系永久磁石が大きく熱減磁する原因を
鋭意調査した。その結果、R−T−B系永久磁石の熱減
磁がめっき中の含有水素量に依存して大きく変化するこ
とを発見した。詳細なメカニズムは明らかになっていな
いが、従来のR−T−B系永久磁石ではめっき中に水素
が100ppm超含まれており、ために自動車の回転機等の如
くの高温度環境に保持された状態ではめっき部分が加熱
されて水素ガスが顕著に発生し、この顕著に発生した水
素に関係してR−T−B系永久磁石体の熱減磁が大きく
なる問題を発生することがわかってきた。したがって、
本発明の課題は、めっきしたR−T−B系永久磁石にお
けるめっきに含有される水素量を100ppm以下に低減する
ことにより、耐食性に優れるとともに磁気特性の耐熱性
を向上したR−T−B系永久磁石を提供することであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、めっきを被
覆したR−T−B系永久磁石の磁気特性の耐熱性が大き
く劣化する原因を鋭意研究した。その結果、めっきに含
まれる水素が加熱時に放出され、その放出された水素が
R−T−B系永久磁石体に吸収されることと、その磁気
特性の耐熱性の劣化との間に相関があることを発見し
た。上記課題を解決した本発明は、R14B型金属
間化合物(RはYを含む希土類元素の1種または2種以
上であり、TはFeまたはFeとCoである)を主相と
するR−T−系永久磁石体表面にめっきを被覆してな
り、かつ前記めっきの水素含有量を100ppm以下に低減し
たR−T−B系永久磁石である。
【0006】めっきの前に通常めっき前処理(酸洗い)
を行うが、このめっき前処理の条件は限定されるもので
はなく、公知の条件を採用することができる。例えば、
硝酸、塩酸あるいはそれらの混合酸等で酸洗いを行って
もよい。あるいは必要に応じて電解洗浄、脱脂処理等を
行ってもよい。また、無電解めっきを行う場合は活性化
処理を行ってもよい。めっきする金属(合金)およびめ
っきの条件は限定されるものではないが、実用上、N
i,Ni−P,Cu,Zn,Cr,Snのいずれかの単
層皮膜あるいはこれらの2種以上の多層皮膜からなる、
電気および/または無電解めっきが好ましい。さらに必
要に応じて、前記めっき層の上に電着による樹脂塗装ま
たはクロメート処理(+アルカリ処理)を施してもよ
く、さらに向上した耐食性および良好な接着性を実現で
きる。例えば水素含有量が100ppm以下の電気Niめっき
を被覆する好適な条件は、電圧が0.5〜5Vおよび陰極電
流密度が0.01〜1.0A/dm2であり、より好ましくは電圧が
1〜3Vおよび陰極電流密度が0.05〜0.5A/dm2である。N
iめっきの処理時間は30〜240分間が実用的であるが、
所望のNiめっき厚みに応じて適宜延長するのがよい。
5V超および1.0A/dm2超でNiめっきを行うと、陰極電
流効率が下がり、Niの電着に使われない電荷は水素と
して放出されて、最終的にNiめっきに取り込まれる水
素量が100ppm超となり磁気特性の耐熱性を大きく劣化さ
せる。前記Niめっき条件を下回るとNiめっきの電着
効率が顕著に低下するとともに電着したNiめっきが剥
離する問題を発生する。前記電気Niめっき条件によれ
ば、通常平均膜厚で3〜50μmのNiめっきを被覆でき
る。また、めっき液中にサッカリン、ブチンジオールま
たはチオ尿素などの光沢剤、や界面活性剤を所定量添加
してもよい。特に、界面活性剤の1種であるラウリル硫
酸ナトリウムをめっき液中に0.1〜0.5g/dm(g/リット
ル)含有することが好ましい。ラウリル硫酸ナトリウム
のめっき液中の含有量が0.1g/dm未満では添加効果が
認められず、0.5g/dm超ではめっきのつきまわり性が
顕著に低下する。本発明者の詳細な検討により、ラウリ
ル硫酸ナトリウムを所定量含むめっき液の表面張力が顕
著に低下することとめっき膜中へ取り込まれる水素量の
低減効果との間に相関があることがわかった。
【0007】R14B型金属間化合物を主相とする
R−T−B系希土類焼結磁石体を用いて本発明のR−T
−B系永久磁石を構成する場合、主要成分のRとBとT
との合計を100重量%として、R:27〜34%、B:0.5〜
2%、残部Tとすることが好ましい。以下、単に%と記
しているのは重量%を示す。さらに、前記R−T−B系
希土類焼結磁石体の総重量を100%として、不可避不純
物成分として0.6%以下の酸素、0.2%以下の炭素、0.08
%以下の窒素、0.02%以下の水素、0.2%以下のCaの
含有が許容される。Rとして(Nd,Dy)またはDy
またはPrまたは(Dy,Pr)または(Nd,Dy、
Pr)が実用上選択される。R量は27〜34%が好まし
い。 R量が27%未満では保磁力iHcが大きく低下し、34
%を超えると残留磁束密度Brが大きく低下する。B量は
0.5〜2%が好ましく、0.8〜1.5%がより好ましい。B量
が0.5%未満では実用に耐えるiHcが得られず、2%超で
はBrが大きく低下する。磁気特性を改善するために、N
b,Al,Co,Ga,Cuの1種または2種以上を適
量含有することが好ましい。Nbの含有量は0.1〜2%と
される。Nbの添加により焼結過程でNbのほう化物が
生成し、結晶粒の異常粒成長を抑制する。Nb含有量が
0.1%未満では添加効果が認められず、2%超ではNbの
ほう化物の生成量が多くなりBrが大きく低下する。Al
の含有量は0.02〜2%とされる。Al含有量が0.02%未
満では添加効果が認められず、2%超ではBrが急激に低
下する。Co含有量は0.3〜5%とされる。Co含有量が
0.3%未満ではキュリー点、Niめっきとの密着性の向
上効果が実用上得られず、5%超ではBr、iHcが低下す
る。Ga含有量は0.01〜0.5%とされる。Ga含有量が
0.01%未満ではiHcの向上効果が認められず、0.5%超で
はBrの低下が顕著になる。Cu含有量は0.01〜1%とさ
れる。Cuの微量添加はiHcおよび耐食性の向上をもた
らすが、Cu含有量が1%を超えると添加効果は飽和
し、0.01%未満では添加効果が認められない。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、実施例により本発明を詳細
に説明するが、それら実施例により本発明が限定される
ものではない。 (実施例1)30%Nd-68.9%Fe-1.1%B の主要成
分組成を有する焼結磁石体を、縦5mm×横3mm×厚み
0.7mmの長方形板状に加工した。次に、この加工した
磁石体を硝酸2vol.%の酸性水溶液中に2分間浸漬後水洗
した。続いて、水洗した磁石体の所定量をバレルに投入
後、電流密度:0.1A/dm2、電圧:3Vで120分間Niめっ
きを行った。めっき浴の組成は硫酸ニッケル:240g/dm
(g/リットル)、塩化ニッケル:40g/dm(g/リット
ル)、ホウ酸:30g/dm(g/リットル) であり、浴温は5
0℃とした。Niめっき後、水洗および乾燥を行い、平
均膜厚10μmのNiめっきを被覆した本発明のR−T−
B系永久磁石を得た。次に、前記永久磁石のNiめっき
膜を剥ぎ取り、付着している磁石体部分を削り落とし
た。続いて、このNiめっき膜中に含まれる水素量をガ
スクロマトグラフィー法により測定した。結果を表1に
示す。次に、前記本発明の永久磁石(Pc=0.42)を30
個準備した。次に、室温において、各々を総磁束量が飽
和する条件で着磁後、総磁束量Φ1を測定した。続い
て、大気中、70℃の恒温槽内に入炉して1時間保持後10
個を取り出し、室温に戻した。また、残りの20個のうち
10個は24時間保持後に取り出し、室温に戻した。また、
残りの10個は48時間保持後に取り出し、室温に戻した。
そして、それら30個の各々の総磁束量Φ2を室温におい
て測定後、下記式により総磁束量の減少率を求めた。結
果を表1に示す。なお、表1の結果はそれぞれ10個の平
均値である。 総磁束量の減少率=(Φ1―Φ2)/Φ1×100(%) Φ1:加熱試験前の室温における総磁束量 Φ2:加熱試験後の室温における総磁束量
【0009】(実施例2)めっき浴の組成を硫酸ニッケ
ル:240g/dm(g/リットル)、塩化ニッケル:40g/dm
(g/リットル)、ホウ酸:30g/dm(g/リットル)、ラウリ
ル硫酸ナトリウム:0.3g/dm(g/リットル) とした以
外は実施例1と同様にしてR−T−B系永久磁石を作製
した。以降は実施例1と同様の評価を行った。結果を表
1に示す。 (比較例1)Niめっきの条件を電流密度:2 A/dm2
電圧:7Vで30分間とした以外は実施例1と同様にして
比較例のR−T−B系永久磁石を作製した。以降は実施
例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。 (比較例2)実施例1で作製した、30%Nd-68.9%F
e-1.1%B の主要成分組成を有する焼結磁石体を縦5
mm×横3mm×厚み0.7mmの長方形板状に加工した磁
石体のままの状態で実施例1と同様の加熱試験を行い、
総磁束量の減少率を求めた。結果を表1に示す。
【0010】
【表1】
【0011】表1の実施例1、2と比較例1との比較か
ら、Niめっきの含有水素量が100ppm以下のときに総磁
束量の減少率が非常に小さくなることがわかる。また、
表1の実施例1、2と比較例2との比較から、Niめっ
きの含有水素量を100ppm以下とした実施例1、2のもの
がNiめっきを被覆しない比較例2のものと同等の低い
総磁束量の減少率を有することがわかる。また、上記加
熱試験後の実施例1、2のものは良好な外観を呈してお
り、比較例1のものと同等以上の耐食性を有することが
わかった。実施例1、2のR−T−B系永久磁石の如
く、電気Niめっき時に発生する水素量を低減してめっ
き膜中に取り込まれる水素含有量を100ppm以下、より好
ましくは50ppm以下にするために、電気めっき時の電流
効率を97%以上、より好ましくは98%以上にした条件を
採用することが望ましい。
【0012】上記実施例では、単層の電気Niめっきを
被覆した場合を記載したが、本発明はこれに限定され
ず、例えば電気めっきおよび/または無電解めっきによ
るNi/Ni/Ni3層めっきを被覆した場合を包含す
る。また、例えば電気めっきおよび/または無電解めっ
きによるNi/Cu/Ni3層めっきを被覆した場合を
包含する。
【0013】本発明はR−T−B系焼結磁石に限定され
ず、R14B型金属間化合物を主相とし、かつ平均
結晶粒径が0.01〜0.5μmであるR−T−B系温間加工
磁石体にめっきを被覆したものを包含する。あるいはR
14B型金属間化合物を主相とする主要成分組成に
調整して溶製した鋳造合金に熱間加工を施して異方性を
付与したR−T−B系永久磁石体にめっきを施したもの
を包含する。
【0014】
【発明の効果】以上記述の通り、本発明によれば、耐食
性に優れるとともに加熱時の磁気特性の劣化が非常に少
ないめっきしたR−T−B系永久磁石を提供することが
できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4K022 AA02 AA44 BA07 BA08 BA14 BA16 BA21 BA25 BA31 BA32 CA15 DA01 4K024 AA02 AA03 AA05 AA07 AA09 AA14 AB01 AB03 AB17 BA01 BB14 BC07 GA04 5E040 AA04 AA19 BC01 CA01 HB14 NN01 NN05 5E062 CD04 CG07

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 R14B型金属間化合物(RはYを
    含む希土類元素の1種または2種以上であり、TはFe
    またはFeとCoである)を主相とするR−T −系永
    久磁石体表面にめっきを被覆してなるR−T−B系永久
    磁石であって、 前記めっきの水素含有量を100ppm以下にしたことを特徴
    とするR−T−B系永久磁石。
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