JP2002520870A - 希土類永久磁石の腐食防止改善方法 - Google Patents

希土類永久磁石の腐食防止改善方法

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Abstract

(57)【要約】 表面の活性化、金属による被膜形成及びそれに続く熱処理により改善された腐食防止を有する燒結材料の製造方法が記載され、前述の金属による被膜形成前の活性化の期間において、次のステップ、即ち燒結材料の表面上に付着している粒子の腐食剤での表面処理による除去、表面の不動態化、及び燒結材料の乾燥が実施されることを特徴としている。更に耐食性を高めた磁石体が記載されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、金属による被膜形成及びそれに続く熱処理により改善された腐食防
止を有する燒結材料、特に磁石体の製造方法、並びに腐食を抑制する金属からな
る被膜を有する希土類元素含有磁石体に関する。
【0002】 例えばNd‐Fe‐B磁石のような、希土類元素を含む磁石は、腐食を防止し、又
腐食を減らすため金属による被膜によって保護される。かっては腐食を減らすた
め磁石上にラックを塗ることが行われたが、現在は主にニッケル、錫、カドミウ
ム又はアルミニウムをベースとする金属被膜が腐食を減らすために使用される。
【0003】 多くの用途のための、塩分を含む環境又は高い空気湿度の雰囲気中におけるNd
‐Fe‐B磁石の既に十分な腐食防止が、アルミニウムをベースとする金属被膜に
よって得ることができることが実証されている。
【0004】 例えば、「Modern Magnetic Mat.Conference Proceedings」、ロンドン、20
‐21、1989年6月、8.2〜8.2.8頁から、IVD(イオン蒸着)法によるNd‐Fe‐B磁
石のアルミニウム被膜のための方法が知られている。この印刷物によれば、磁石
は先ず清浄化のためサンドブラストされ、次いでIVD法を使用するための真空室
中でアルゴンイオンによる衝撃を加えられる。こうして表面におけるIVDアルミ
ニウムの付着性が改善され、それによって磁石の耐食性が改善される。
【0005】 ヨーロッパ特許出願公開第0794268号明細書から、同様にNd‐Fe‐B磁石のアル
ミニウム被膜形成のための方法が認められる。この刊行物によれば、前述のプロ
セスに続き少なくとも400℃の温度での熱処理によって耐食性の更なる改善を得
ることができる。この方法により造られた磁石は、130℃、2.7barの圧力におけ
るHAST試験(高加速水蒸気試験)により測定して100時間の耐食性を有する。
【0006】 前述の方法は既に多くの適用に対し永久磁石の充分な耐食性を生むものではあ
るが、特に高い熱的又は化学的負荷においては、或は攻撃性の条件下においては
、磁石の耐食性がなお充分ではない。それ故希土類永久磁石の耐食性の更なる改
善の必要性が存在する。
【0007】 それ故本発明の課題は、公知の磁石体に対し改善された耐食性を備えた被膜を
有する磁石体に導く方法を提供することにある。
【0008】 本発明の別の課題は、金属被膜を設ける前に行う永久磁石の表面処理、例えば
サンドブラスト又はコランダム吹付けのような機械的ブラスト浸食による永久磁
石の表面処理を必要としない被膜形成のための方法を提供することにある。
【0009】 本発明の課題は、表面の活性化、次いで表面の金属による被膜形成、及びそれ
に続く熱処理による改善された腐食防止を有する燒結材料の製造方法において、
表面の被膜形成の前の活性化の期間において、次のステップ、 ‐燒結材料の表面上に付着している粒子を腐食剤による表面処理によって除去す
ること ‐a)親水性溶媒による処理、b)燐酸塩被覆溶液による処理、c)クロマイジ
ング溶液による処理、d)表面の脱水化のための液体による処理、又はe)燒結
材料の熱処理の群から選ばれた少なくとも1つのステップにより表面を不動態化
すること及び ‐燒結材料を乾燥させること を実施することにより解決される。
【0010】 本発明によれば、燒結材料の表面に付着している望ましくない粒子(例えば酸
化物又は付着している磁石紛)は、実証されているように腐食被膜の固着性及び
その腐食防止特性を著しく減ずるものであるが、この望ましくない粒子の除去を
表面の腐食剤による処理によって行う。この被膜形成の前に行う表面の予備処理
の方法は、耐食性に関して改善された結果を提供するものである。それ故、表面
活性化のための従来技術において公知の他の方法を行うことは一般に必要としな
い。とりわけ、燒結材料の活性化、ないし、例えばサンドブラスト又はコランダ
ムブラストのような機械的ブラスト浸食のための装置を使用した被膜形成前の不
純物除去は全く必要としない。
【0011】 前述の不純物とは、燒結体の表面上に存在する汚染物質、酸化物質又はその他
の物質を意味し、磁石体の固着性又は耐腐食性を低下させる惧れのあるものであ
る。
【0012】 本発明によれば、表面は腐食剤による処理、不動態化及び乾燥によって活性化
される。付着している粒子の除去のために使用する腐食剤は酸を含むのが有利で
ある。
【0013】 腐食剤による処理のために酸が添加される場合、水溶液中に存在する酸が好ま
しい。適切な酸の例は、硝酸、亜硝酸、過酸化物‐硫酸、又は過酸化物‐硝酸混
合物である。特に好ましい腐食剤は0.2〜25重量%の範囲、特に1〜15重量%の範
囲の酸成分を有する溶液である。更に好ましい腐食剤は8〜15%水溶液の硝酸で
ある。
【0014】 腐食剤による処理の前に燒結材料は公知の方法で、例えば適当な脱脂された洗
浄液による超音波浴内の洗浄によって予備洗浄することもできる。この予備洗浄
は、温度を高めて、例えば沸騰した脱脂溶液内で有効に行われる。予備洗浄後又
は腐食剤による処理後であっても、例えば水洗浄で実施可能な付加の洗浄工程を
行うのが好ましい。
【0015】 燒結材料の不動態化は、本発明によれば次のステップの少なくとも1つにより
行われる。 a)親水性溶媒による処理、 b)燐酸塩被覆溶液による処理、 c)クロマイジング溶液による処理、 d)表面の脱水化のための液体による処理、又は e)燒結材料の熱処理。
【0016】 親水性ないし水と混合可能な溶媒に対する例は、アルコール、γ‐ブチロラク
トン、アセトン、グリコールエーテルアルコール及びN‐メチルピロリドンであ
る。
【0017】 燐酸塩被覆溶液の一例はヘンケル社(Henkel)のグラノディン(商標名:Gran
odine)20である。
【0018】 クロマイジング溶液の一例はブラスベルグ社(Blasberg)のイムノックス(商
標名:Immunox)黄色 Znである。
【0019】 脱水化のための液体はそれ自体公知であり、水圧式置換の原理で作用する。脱
水化のための液体の一例は鉱油、又は水分を排除する特性を持つ炭化水素混合物
、例えばキャストロール社(Castrol)のセーフコート(Safecoat)である。
【0020】 表面が化学的に不動態化される場合(それは例えばクロマイジング又は燐酸塩
被覆により行うことができる)、不動態化に続いて更に水による洗浄ステップを
挿入するのが好ましい。
【0021】 不動態化に続いて燒結材料は乾燥される。この乾燥は不動態化ステップ後直ち
に行うのが好ましい。
【0022】 燒結材料の乾燥は、それ自体公知の方法で行うことができ、例えば熱風乾燥、
真空乾燥又は遠心分離により行うことができる。
【0023】 燒結材料の表面の乾燥後、表面はそれ自体公知の方法により金属で被膜が施さ
れる。これと関連して、本発明により予備処理された燒結体は、被膜形成前に耐
食性を損なうことなくかなりの期間、例えば数週間貯蔵できることは極めて驚く
べきことである。
【0024】 金属被膜は物理蒸着法(PVD)、特にイオン蒸着(IVD)により設けるのが好ま
しい。
【0025】 IVD法による被膜形成法は、例えば「Modern Magnetic Mat.Conference Proce
edings」、ロンドン、20‐21,1989年6月、8.2〜8.2.8頁及びヨーロッパ特許出
願公開第0794268号明細書から知られている。
【0026】 通常、IVD法のあいだに、燒結体は被膜形成の直前に被膜形成に使用される真
空室内でイオン化されたアルゴンを使用して浄化される。次いでその真空室内に
おいて蒸着すべき金属が連続的に気化せしめられる。
【0027】 驚くべきことに、イオン化アルゴンを使用した公知の方法により行われる表面
の浄化が、本発明による予備処理により更に改善され得ることが実証された。
【0028】 表面上に設けられた金属被膜は、少なくとも75重量%のアルミニウムからなる
のが好ましい。特に金属表面が総てアルミニウムから成ると好ましい。
【0029】 設けられた金属被膜は、被膜形成に続いて更に凝縮させることができる。それ
故更に機械的な凝縮ステップが、特に燒結体の表面上にガラス球又はガラス玉が
吹付けられることにより行われるのが好ましい。
【0030】 被膜形成後、腐食防止はそれ自体公知の熱処理により改善することができる。
対応する熱処理は、少なくとも400℃の温度で行われるのが好ましい。熱処理の
時間は少なくとも30分が好ましい。熱処理は空気、真空又は保護ガスの雰囲気内
でおこなうのが有効である。
【0031】 本発明による方法によって、改善された腐食抑制特性を持った燒結体を造るこ
とができる。それ故本発明は、主として金属を含み表面上に設けられた腐食抑制
被膜を有する希土類元素含有の磁石体にもかかわる。本発明による磁石体は、耐
食性が40μmより薄い膜厚においてHAST試験により測定して少なくとも50時間、
特に150時間の値を有するという特徴を有し、そのHAST試験は飽和水蒸気雰囲気
中で130℃の温度、2.7barの圧力で実施され、試験は上述の期間内には気泡又
は膜裂け領域のような腐食現象が形成されないとき合格とするものである。
【0032】 磁石体の腐食抑制膜の厚さは、25μm以下の範囲にあるのが好ましい。下限と
しては1μmの膜厚が好ましい。
【0033】 本発明による磁石体の腐食抑制膜は少なくとも75重量%のアルミニウムから成
るのが好ましい。
【0034】 本発明による被膜形成の腐食防止機能は驚くべく高い。公知の被膜形成の結果
を凌駕している。それ故多くの適用に対し、単一の腐食抑制膜を設けるだけで申
し分なく充分である。それ故燒結材料は磁石体の表面上にただ1つの腐食抑制膜
を有するのが好ましい。
【0035】 腐食抑制膜の金属表面はクロマイジングされるのが好ましい。
【0036】 磁石体又は燒結材料のための材料としては、本発明によれば、磁石の製造に適
した通常使用されるすべての材料を使用することができる。主としてSE‐FE‐B
からなる材料が好ましく、ここでSEはYを含む希土類の少なくとも1つの元素を
意味する。
【0037】 磁石体に対する材料として、8〜30at%のSE、2〜28at%の硼素、残りFeの組成
を使用するのが特に有利である。
【0038】 以下の実施例は本発明の説明のために使用される。
【0039】 例1 燒結によりNd‐Fe‐Bからなる6kgの棒磁石が造られ、20×6×2mmの大きさに研
磨された。この棒磁石は7 lの容量の電気メッキ用ドラム内に入れられ、15rpmの
回転数において60秒間、10%の硝酸中で腐食処理された。次いで磁石は水道水で
3回洗浄され、その後脱イオン水で2回洗浄された。
【0040】 洗浄後、部材は表面の不動態化のためγ‐ブチロラクトン内で3回洗浄された
。この際、乾燥時の部材の腐食を防止するため、不動態化のための物質から水分
は完全に除去される。乾燥は溶媒で濡れた状態から直接、遠心分離機内で80度の
温度、500rpmの回転数で実施された。得られた磁石部材は表面にいかなる塵埃や
錆も有しなかった。
【0041】 最後に磁石部材はドラム法におけるIVD室内でアルミニウムの被膜が施された
。被膜形成後、5〜15μmの膜厚が得られた。形成されたアルミニウム膜は最後の
ステップにおいてガラス球ブラストを使用して凝縮された。
【0042】 本例により造られた10個の磁石部材は、130℃の温度、2.7barの圧力で72時間
、飽和蒸気雰囲気に曝された(HAST試験)。その後磁石部材は目視により評価さ
れた。
【0043】 10個の磁石部材のいずれも平面状の膜剥離ないし膜裂けは示さなかった。
【0044】 例2 アルミニウム膜の製造は例1に相応して、次の相違点をもって実施された。即
ち、水による洗浄後、引き続き部材は脱水液、例えばキャストロール社(Castro
l)のセーフコート(商標名:Safecoat)中に浸され、それにより部材上に存在
する水分が排除される。脱水液で濡れた磁石部材は次いで例1に相応して乾燥さ
れ、アルミニウム膜が設けられた。
【0045】 10個の磁石部材のいずれも平面状の膜剥離ないし膜裂けは示さなかった。
【0046】 例3 磁石部材の製造は例1に相応して、次の相違点をもって実施された。即ち、水
による洗浄後、引き続き部材は市販のクロム酸(カンプシュルテ社(Kampschult
e)の黄色クロマイジング型、シトリン(商標名:Citrin)106)を含む水溶液中
に60秒間浸された。その後部材は水道水で3回、脱イオン水で2回洗浄された。
【0047】 例1及び2に相応して10個の磁石部材がHAST試験にかけられ、その後目視によ
り評価された。
【0048】 10個の磁石部材のいずれも平面状の膜剥離ないし膜裂けは示さなかった。
【0049】 例4(比較) Nd‐Fe‐Bからなる6kgの棒磁石がコランダムブラストにより表面を活性化され
た。それに続いて磁石部材に油を含まない圧搾空気の吹付けが行われた。上述の
例とは異なり、部材は表面活性化の直ぐ後で、即ち30分以内にIVD装置の被膜形
成室に入れられ、被膜が形成された。
【0050】 例1〜3に相応して、この磁石部材の10個がHAST試験にかけられ、その後目視に
より評価された。
【0051】 例4により造られた磁石部材の内、3個は24時間後に早くも完全な膜剥離ないし
膜裂けを示した。残りの7個においては48時間後に早くも完全な膜剥離ないし膜
裂けを示した。
【0052】 例5 例1により造られた10個の磁石部材が、被膜形成後、ヨーロッパ特許出願公開
第0794268号明細書に記載された方法により500℃の温度の空気で2時間後処理さ
れた。
【0053】 この方法により造られた磁石は、130℃、2.7barの圧力におけるHAST試験によ
り測定して150時間の耐食性を示した。
【0054】 これらの実施例は、本発明により造られた磁石部材(例1〜3)が少なくとも72
時間のHAST試験に合格することを示す。熱後処理により磁石部材の耐食性はHAST
試験により測定して少なくとも150時間に高めることができる。従来技術により
造られた磁石部材(例4)によればこれらの要求は満たさない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ツァップ、ロタール ドイツ連邦共和国 デー‐63755 アルツ ェナウ ドロッセルヴェーク 27 Fターム(参考) 4K029 AA02 BA23 BC01 EA01 GA01 5E062 CD04 CG02 CG07

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面の活性化、続いて金属による表面の被膜形成及び更に続
    く熱処理により改善された腐食防止を有する燒結材料の製造方法であって、 表面の被膜形成前の活性化の期間に、以下の ‐燒結材料の表面上に付着する粒子の腐食剤での表面処理による除去 ‐a)親水性溶媒による処理、b)燐酸塩被覆溶液による処理、c)クロマイ
    ジング溶液による処理、d)表面の脱水化のための液体による処理、又はe)燒
    結材料の熱処理、の群から選ばれた少なくとも1つのステップによる表面の不動
    態化、及び ‐燒結材料の乾燥 の各ステップが行われることを特徴とする燒結材料の製造方法。
  2. 【請求項2】 燒結材料が被膜形成の前に、サンドブラスト又はコランダム
    ブラストのような機械的なブラスト浸食のための装置によることなく不純物を浄
    化されることを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 腐食剤が酸を含むことを特徴とする請求項2記載の方法。
  4. 【請求項4】 腐食剤が水溶液中に存在することを特徴とする請求項1〜3
    のいずれか1つに記載の方法。
  5. 【請求項5】 腐食剤が0.2〜25重量%の範囲にある酸成分を含む溶液であ
    ることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の方法。
  6. 【請求項6】 腐食剤による処理のための媒体が水溶液中に存在し、燒結材
    料の不動態化がクロム酸塩溶液、脱水液、又は水と混合可能な溶媒により行われ
    ることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の方法。
  7. 【請求項7】 表面に設けられた金属被膜が少なくとも75重量%のアルミニ
    ウムで構成されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の方法。
  8. 【請求項8】 金属被膜が物理蒸着法(PVD)に従って設けられることを特
    徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の方法。
  9. 【請求項9】 設けられた金属被膜がガラス球ブラストによって凝縮される
    ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載の方法。
  10. 【請求項10】 被膜形成に続き熱処理が400℃以上の温度で少なくとも30
    分行われることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1つに記載の方法。
  11. 【請求項11】 表面に設けられた腐食抑制膜を有し、この膜がほぼ1つの
    金属を含む、希土類含有磁石体であって、40μmより薄い膜厚でHAST試験に従い
    測定された耐食性が少なくとも50時間の値を有し、その際HAST試験は飽和水蒸気
    雰囲気中で130℃の温度、2.7barの圧力において行われ、試験は上述の時間内に
    気泡又は膜裂け領域のような腐食現象が形成されないとき合格とすることを特徴
    とする磁石体。
  12. 【請求項12】 腐食を抑制する膜の厚さが25μmより薄いことを特徴とす
    る請求項11記載の磁石体。
  13. 【請求項13】 腐食を抑制する膜の厚さが少なくとも1μmであることを特
    徴とする請求項11又は12に記載の磁石体。
  14. 【請求項14】 腐食を抑制する膜が少なくとも75重量%のアルミニウムか
    らなることを特徴とする請求項11〜13のいずれか1つに記載の磁石体。
  15. 【請求項15】 腐食を抑制するただ1つの膜が磁石体の表面に設けられる
    ことを特徴とする請求項11〜14のいずれか1つに記載の磁石体。
  16. 【請求項16】 腐食を抑制する膜の金属性表面がクロマイジングされるこ
    とを特徴とする請求項11〜15のいずれか1つに記載の磁石体。
  17. 【請求項17】 磁石体がほぼSE‐FE‐Bからなり、SEはYを含む希土類の少
    なくとも1つの元素であることを特徴とする請求項11〜16のいずれか1つに
    記載の磁石体。
  18. 【請求項18】 耐食性が請求項11による測定規約により少なくとも150
    時間の値であることを特徴とする請求項11記載の磁石体。
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