JP2003293190A

JP2003293190A - 永久磁石の製造方法

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Publication number: JP2003293190A
Application number: JP2002096809A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Ishizaka; 力石坂; Tomomi Yamamoto; 智実山本
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-15
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP4089948B2

Abstract

(57)【要約】【課題】耐食性に優れ、かつ、接着剤に対する接着強
度が高く、しかも、環境を汚染することがないＲ−Ｆｅ
−Ｂ系磁石（Ｒは希土類元素）を、良好な作業環境にお
いて短時間で製造する。【解決手段】Ｒ（Ｒは、希土類元素の１種以上）、Ｆ
ｅおよびＢを含有する永久磁石体の表面に保護層を形成
した後、この保護層に対しプラズマ処理を施す工程を有
する永久磁石の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｒ（ただし、Ｒは
希土類元素の１種以上）、ＦｅおよびＢを含有する永久
磁石を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高性能を有する永久磁石としては、粉末
冶金法によるＳｍ−Ｃｏ系磁石でエネルギー積として、
２５０kJ/m³のものが量産されている。しかし、Ｓｍ−
Ｃｏ系磁石は、Ｓｍ、Ｃｏの原料価格が高いという欠点
を有する。希土類の中では原子量の小さい希土類元素、
例えばセリウムやプラセオジム、ネオジムは、サマリウ
ムよりも豊富にあり価格が安い。また、Ｆｅは安価であ
る。

【０００３】そこで、近年Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石が開発
され、特開昭５９−４６００８号公報では、焼結磁石
が、また特開昭６０−９８５２号公報では、高速急冷法
によるものが開示されている。Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石
は、２００kJ/m³以上の高エネルギー積を示す高性能磁
石であるが、主成分として酸化され易い希土類元素と鉄
とを含有するため、耐食性が低く、性能の劣化、バラつ
き等が問題となっている。

【０００４】このようなＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の耐食性
の低さを改善することを目的として、耐食性を有する種
々の保護層を表面に有する永久磁石あるいはその製造方
法が提案されている（たとえば特開平５−１９８４１４
号公報）。このような保護層は、金属、金属酸化物や金
属窒化物等の化合物、ガラス、樹脂等の有機物、あるい
はこれらの混合物を材質として構成されるものである。
また、その形成方法としては、電気めっき等の液相めっ
き、スパッタ、イオンプレーティング、真空蒸着等の気
相めっき、浸漬塗布、刷毛塗布、注入、溶融めっき、電
着塗布等の塗布法などが適用されている。これらの方法
により設層された保護層のうち、電気めっきによる金属
保護層は量産性に優れ、また単に耐食性を改善するだけ
でなく、機械的強度においても補強効果を発揮するた
め、有用である。

【０００５】このような保護層を形成した磁石を各種機
器に実装する際には、他の部材と接着剤で接着する場合
が多く、その場合、保護層と接着剤との接着強度が問題
となる。しかし、従来の保護層は、接着剤に対し十分な
接着強度を得ることができないという問題があった。

【０００６】保護層と接着剤との接着強度を改善するた
めに、保護層表面に対し、ブラスト処理、酸・アルカリ
洗浄処理、化成処理等を施す方法が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ブラスト処理
は、研磨材を高速で衝突させて保護層表面を粗面化する
方法であり、処理後の保護層表面に研磨材が残存し、処
理後に機器に磁石が実装されたときに、残存している研
磨材の脱落が生じることがある。そのため、コンピュー
タのＨＤＤ（ハードディスクドライブ）内など、非常に
高いクリーン度が要求される環境で用いられる磁石につ
いては、研磨材による環境汚染が問題となる。また、酸
・アルカリ洗浄処理や化成処理は、酸溶液やアルカリ溶
液を用いる方法なので、処理後に洗浄が必要になるこ
と、処理時の作業環境が悪いこと、保護層による磁石の
被覆が不十分な場合には磁石自体が腐食劣化すること、
といった問題がある。

【０００８】本発明は、耐食性に優れ、かつ、接着剤に
対する接着強度が高く、しかも、環境を汚染することが
ないＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石（Ｒは希土類元素）を、良好な
作業環境において短時間で製造することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（４）の本発明により達成される。（１）Ｒ（Ｒは、希土類元素の１種以上）、Ｆｅおよ
びＢを含有する永久磁石体の表面に保護層を形成した
後、この保護層に対しプラズマ処理を施す工程を有する
永久磁石の製造方法。（２）前記保護層がめっきにより形成されたものであ
る上記（１）の永久磁石の製造方法。（３）前記保護層がＮｉを主成分とする上記（１）ま
たは（２）の永久磁石の製造方法。（４）前記保護層表面をアクリル系接着剤により鉄板
を接着した後、圧縮剪断試験を行ったとき、接着強度が
１４．７MPa以上である永久磁石が製造される上記
（１）〜（３）のいずれかの永久磁石の製造方法。

【００１０】

【作用および効果】本発明では、Ｎｉめっき膜などから
なる保護層を磁石表面に形成した後、保護層表面に対し
プラズマ処理を施す。このプラズマ処理により、接着剤
に対する保護層の接着強度が著しく向上する。たとえ
ば、保護層としてＮｉめっき膜を設け、これに対しプラ
ズマ処理を施した後、アクリル系接着剤により鉄板を接
着した場合、圧縮剪断試験において１４．７MPa以上の
接着強度が得られる。なお、この接着強度は、接着面積
を１０mm×５mmとし、室温において剪断速度５mm/minで
圧縮剪断試験を行った場合の値である。プラズマ処理に
よる接着強度の向上は、処理表面の活性化、粗面化、脱
脂などの作用によると考えられる。

【００１１】プラズマ処理が施された保護層は、前記ブ
ラスト処理を施した保護層と異なり、環境を汚染するこ
とがない。そのため、ＨＤＤ内など、非常に高いクリー
ン度を要求される機器に適用される磁石に対し、本発明
はきわめて有効である。また、プラズマ処理は酸・アル
カリ洗浄処理や化成処理に比べ、作業環境が良好であ
り、また、プラズマ処理は真空装置を使わずに大気中で
施すことも可能なので、簡便である。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明では、Ｒ（ただし、Ｒは希
土類元素の１種以上）、ＦｅおよびＢを含有する永久磁
石体の表面に保護層を形成した後、この保護層に対しプ
ラズマ処理を施す工程を設ける。

【００１３】プラズマ処理は、低温プラズマ処理である
ことが好ましく、窒素ガスやアルゴンガス（不活性ガ
ス）等を処理ガスとして行なうことが好ましい。プラズ
マ処理条件には、特に制限はなく、電極配置、印加電
流、プラズマ出力、処理時間、動作圧力等は、通常のプ
ラズマ処理条件と同様とすればよい。通常、プラズマ出
力は０．５〜５kW、処理時間は１〜１０００秒、動作圧
力は１Pa〜１．３３kPaとする。また、処理ガスの流量
は、５〜１００SCCMとすればよい。プラズマ処理電源の
周波数については、特に制限はなく、直流〜マイクロ波
までのいずれであってもよい。

【００１４】本発明におけるプラズマ処理は、大気中プ
ラズマ処理であってもよい。大気中プラズマ処理は、株
式会社キーエンスのプラズマ照射器ＳＴ−７０００によ
り行うことができる。

【００１５】なお、プラズマ処理は、磁石体を被覆する
保護層の全表面に対して施す必要はなく、接着剤が塗布
される領域にだけ施してもよい。

【００１６】保護層は、従来、希土類磁石の保護層とし
て知られているもののいずれであってもよい。たとえば
前記したように、金属、金属酸化物や金属窒化物等の化
合物、ガラス、樹脂等の有機物、あるいはこれらの混合
物を材質として構成されるもののいずれであってもよ
い。また、その形成方法も特に限定されず、電気めっき
等の液相めっき、スパッタ、イオンプレーティング、真
空蒸着等の気相めっき、浸漬塗布、刷毛塗布、注入、溶
融めっき、電着塗布等の塗布法などのいずれであっても
よい。ただし、前述したように、電気めっきによる金属
保護層は、量産性に優れ、また単に耐食性を改善するだ
けでなく、機械的強度においても補強効果を発揮する。

【００１７】電気めっきにより形成される金属保護層
は、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ等の、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石体より
も電気化学的に貴な金属を主成分とするが、これらのう
ちでは、特にＮｉを主成分とするものが機械的強度が高
く好ましい。なお、保護層は多層構造としてもよい。Ｃ
ｕ層、Ｓｎ層およびＮｉ層から選択される２以上の層を
積層してもよい。本発明において、電気めっきによる保
護層の形成条件は特に限定されず、従来知られている条
件で行えばよい。以下、保護層の形成手順の一例を説明
する。

【００１８】永久磁石体に保護層を設層する前に、所定
の処理液を用いて前処理を行う。この前処理には、水素
の発生の少ない酸化性の酸である硝酸を用いることが好
ましい。酸による前処理により、磁石体表面が化学エッ
チングされ、微細な凹凸構造が形成される。前処理後、
イオン交換水等の塩素イオン含有量の少ない水、または
それに残存酸の中和を目的とした少量の塩基性化合物を
溶解した溶液中において、超音波洗浄を行う。次いで、
磁石体表面に、電気めっきにより保護層を設層する。Ｎ
ｉを主成分とする保護層は、ワット浴、スルファミン酸
ニッケル浴を用いて形成することが好ましい。スルファ
ミン酸浴の組成例としては、例えばＮｉ（ＮＨ₂ＳＯ₃）₂・４Ｈ₂Ｏ：１５０〜６００g/L、ＮｉＢｒ₂・６Ｈ₂Ｏ：０〜３０g/L、ホウ酸：３０〜６０g/L が好ましい。

【００１９】電気めっきによる保護層の設層に際して
は、磁石体の寸法・形状に応じてラックめっき法または
バレルめっき法を適宜適用する。一般に、ラックめっき
法で処理されるような寸法の大きい磁石体では、無欠陥
の保護層を必要とする面積が広いので保護層を比較的厚
くする必要がある。この場合、電気めっき膜からなる保
護層の厚さは、２０〜３０μmであることが好ましい。
一方、バレルめっき法で大量に処理されるような自重数
十グラム以下の磁石体では、表面積が小さいので保護層
を比較的薄くしても問題ない。この場合の保護層の厚さ
は、１０〜２０μmであることが好ましい。

【００２０】次に、保護層が表面に設層される永久磁石
体について説明する。本発明は、Ｒ、ＦｅおよびＢを含
有する磁石であれば、特に制限なく適用できる。なお、
本明細書において希土類元素とは、Ｙおよびランタノイ
ドである。

【００２１】永久磁石体におけるＲ、ＦｅおよびＢの含
有量は、原子百分率で５．５≦Ｒ≦３０、４２≦Ｆｅ≦９０、２≦Ｂ≦２８であることが好ましく、特に、永久磁石体を焼結法によ
り製造する場合は、Ｒは８原子％以上であることが好ま
しい。

【００２２】希土類元素Ｒとしては、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｈ
ｏ、Ｄｙ、Ｔｂのうち少なくとも１種、あるいはさら
に、Ｌａ、Ｓｍ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｐｍ、Ｔ
ｍ、Ｙｂ、Ｙのうち１種以上を含むものが好ましい。な
お、Ｒとして２種以上の元素を用いる場合、原料として
ミッシュメタル等の混合物を用いることもできる。Ｒ含
有量が少なすぎると、結晶構造がα−Ｆｅと同一構造の
立方晶組織となるため、高い保磁力（ＨcJ）が得られな
い。一方、Ｒ含有量が多すぎると、Ｒリッチな非磁性相
が多くなり、残留磁束密度（Ｂｒ）が低下する。Ｆｅ含
有量が少なすぎるとＢｒが低くなり、多すぎるとＨcJが
低くなる。Ｂ含有量が少なすぎると菱面体組繊となるた
めＨcJが不十分となり、多すぎるとＢリッチな非磁性相
が多くなるためＢｒが低くなる。

【００２３】Ｆｅの一部をＣｏで置換することにより、
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。この場合、Ｃｏ置換率、すなわち原子比Ｃｏ／（Ｆ
ｅ＋Ｃｏ）が５０原子％を超えると磁気特性が悪くなる
ため、Ｃｏ置換率は５０原子％以下とすることが好まし
い。

【００２４】さらに、Ｂの一部を、Ｃ、Ｐ、Ｓ、Ｃｕの
うちの１種以上で置換することにより、生産性の向上お
よび低コスト化が実現できる。この場合、置換量は全体
の４原子％以下であることが好ましい。また、保磁力の
向上、生産性の向上、低コスト化のために、Ａｌ、Ｔ
ｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｂｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｇ
ａ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｈｆ等の１
種以上を添加してもよい。この場合、添加量は総計で１
０原子％以下とすることが好ましい。

【００２５】本発明における永久磁石体は、実質的に正
方晶系の結晶構造の主相を有する。この主相の粒径は、
１〜１００μm程度であることが好ましい。そして、通
常、体積比で１〜５０％の非磁性相を含むものである。

【００２６】このような永久磁石体は、たとえば特開昭
６１−１８５９１０号公報に開示されている。

【００２７】上記のような永久磁石体は、以下に述べる
ような焼結法により製造されることが好ましい。まず、
所望の組成の合金を鋳造し、インゴットを得る。得られ
たインゴットを、スタンプミル等により粒径１０〜３０
０μm程度に粗粉砕し、次いで、ボールミル等により
０．５〜１０μm程度の粒径に微粉砕する。得られた粉
末を、好ましくは磁場中にて成形する。この場合、磁場
強度は６００kA/m以上、成形圧力は１００〜５００MPa
程度であることが好ましい。得られた成形体を、１００
０〜１２００℃で０．５〜１０時間焼結し、急冷する。
なお、焼結雰囲気は、Ａｒガス等の不活性ガス雰囲気で
あることが好ましい。この後、好ましくは不活性ガス雰
囲気中で、５００〜９００℃にて１〜５時間時効処理を
行う。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明
をさらに詳細に説明する。

【００２９】実施例１〜２、比較例１〜２原子百分率で表した組成が１４．７Ｎｄ−７７．６Ｆｅ
−１．６Ｃｏ−６．１Ｂである鋳塊を粉末冶金法により
作製し、これを粗粉砕した後、不活性ガスによるジェッ
トミル粉砕を行って、平均粒径約３．５μmの微粉末を
得た。得られた微粉末を金型内に充填し、１１８５kA/m
の磁界を印加して９８MPaの圧力で成形した。次いで、
真空中で焼結後、熱処理を施して焼結体を得た。得られ
た焼結体を１０mm×５mm×３mmの寸法に切り出し加工
し、さらにバレル研磨およびアルカリ脱脂処理を行っ
て、永久磁石体を得た。

【００３０】この永久磁石体を３％−ＨＮＯ₃で前処理
した後、スルファミン酸Ｎｉめっき浴中で電気めっきを
行い、厚さ１０μmのＮｉ保護層を形成した。次いで、
キーエンス社製プラズマ照射器ＳＴ−７０００を使用
し、５秒間プラズマ照射することによりプラズマ処理を
施し、永久磁石サンプル（実施例１、２）を得た。ま
た、比較のために、プラズマ照射を行わないサンプル
（比較例１、２）も作製した。

【００３１】次に、保護層と接着剤との接着性を以下の
手順で評価した。まず、永久磁石サンプルの１０mm×５
mmの面に、嫌気性アクリル系接着剤（ロックタイト３９
２）またはエポキシ系接着剤（セメダインEP116）を２m
g塗布し、表面が洗浄された鉄板に圧着した後、１５０
℃に昇温した乾燥機で３０分間乾燥させた。乾燥後、圧
縮剪断試験を行った。この圧縮剪断試験では、測定数を
各サンプルごとに１０個とし、その平均値を接着強度と
した。圧縮剪断試験は室温で行い、剪断速度は５mm/min
とした。この圧縮剪断試験では、接着強度１４．７MPa
以上であるとき、接着性が良好と評価した。結果を表１
に示す。

【００３２】また、永久磁石サンプルを、８５℃、８５
％ＲＨ試験槽内に１６８時間保存した後、サンプルの外
観変化を観察することにより耐食性を評価した。結果を
表１に示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】表１から、本発明の効果が明らかである。
すなわち、本発明にしたがってプラズマ処理を施したサ
ンプルでは、接着強度が著しく向上している。また、プ
ラズマ処理を施しても耐湿性は低下しないことがわか
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4K024 AA03 AA07 AA09 AB01 AB02 BB14 DB10 GA04 GA12 GA16 5E040 AA04 BB03 BC01 BC08 CA01 HB14 NN05 5E062 CD04 CG01 CG07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｒ（Ｒは、希土類元素の１種以上）、Ｆ
ｅおよびＢを含有する永久磁石体の表面に保護層を形成
した後、この保護層に対しプラズマ処理を施す工程を有
する永久磁石の製造方法。
【請求項２】前記保護層がめっきにより形成されたも
のである請求項１の永久磁石の製造方法。
【請求項３】前記保護層がＮｉを主成分とする請求項
１または２の永久磁石の製造方法。
【請求項４】前記保護層表面をアクリル系接着剤によ
り鉄板を接着した後、圧縮剪断試験を行ったとき、接着
強度が１４．７MPa以上である永久磁石が製造される請
求項１〜３のいずれかの永久磁石の製造方法。