JP2003332160A - 希土類磁石合金の耐食性改善法 - Google Patents
希土類磁石合金の耐食性改善法Info
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Abstract
ることなく耐食性を向上させる。 【解決手段】 R−Fe−B系またはR−Fe−B−C
系の希土類磁石合金(Rは希土類元素の少なくとも1種
を表し,Feの一部はCoで置換されていてもよい)の
表面をホウ素含有液と接触させる希土類磁石合金の耐食
性改善法である。この方法で得られた希土類磁石合金
は,磁石表面における(Fe+Co)/Bの比が磁石全
体での(Fe+Co)/Bの比よりも小さくなり,表層
部の希土類元素の存在量が相対的に高くなっている。
Description
土類磁石合金に関する。
してSm−Co磁石が知られている。しかし,この磁石
は高価である。より安価な希土類磁石として,R−Fe
−(Co)−B系の希土類焼結磁石合金が知られてい
る。Rは希土類元素の1種または2種以上を表し,(C
o)はCoを含んでいてもよいことを表す。このもの
は,一般に表面が酸化し易いので磁石表面に対し,メッ
キ法,スパッタ法,蒸着法,有機物皮膜法等によって耐
酸化性の被膜を形成することが行われたりしている。
た希土類磁石として,例えば特許第2789364号等
に提案されたR−Fe−(Co)−B−C系の希土類焼
結磁石合金がある。このものは,C(炭素)を合金元素
の必須成分として含有し,磁性結晶粒の周囲にC濃度の
高い非磁性相が存在することによって,高い最大エネル
ギー積を保持しながら優れた耐酸化性が得られると説明
されている。
B系の希土類焼結磁石合金の表面に耐酸化性の被膜を形
成させる場合には,合金の外表面に数10μm以上の強
固且つ均質な保護膜層を形成させることが必要とされる
ので,その操作が複雑且つ多数工程からなることを余儀
なくされ,被膜の剥離性,磁石製品の寸法精度,更には
コストアップ等の問題が必然的に付随することになる。
結磁石合金の場合には,前者よりも耐酸化性に優れる
が,表面状態が不均質であったりすると腐食環境下では
腐食が進行しやすくなる。
e−B系またはR−Fe−B−C系の希土類磁石合金
(Rは希土類元素の少なくとも1種を表し,Feの一部
はCoで置換されていてもよい)の耐食性を向上させる
ことにある。
e−B系またはR−Fe−B−C系の希土類磁石合金
(Rは希土類元素の少なくとも1種を表し,Feの一部
はCoで置換されていてもよい)の表面をホウ素含有液
と接触させる希土類磁石合金の耐食性改善法を提供す
る。ここで,ホウ素含有液としてはホウ酸水溶液を使用
でき,この場合には,ホウ酸水溶液と接触させた後の磁
石合金表面の希土類元素濃度が接触前より高くなる。
面処理してなる耐食性の優れたR−Fe−(Co)−B
系またはR−Fe(Co)−B−C系の希土類磁石合金
を提供する。この合金は,磁石表面における(Fe+C
o)/Bの原子比をXとし,磁石全体における(Fe+
Co)/Bの原子比をYとしたとき,X/Yの比が1未
満,好ましくは0.1以下,さらに好ましくは0.05以
下となっている。
R−Fe−B系またはR−Fe−B−C系の希土類磁石
合金(Rは希土類元素の少なくとも1種を表し,Feの
一部はCoで置換されていてもよい)であるが,これ
は,希土類元素R,FeおよびBを必須の構成元素とす
るいわゆるR2Fe14B系化合物を主相とする希土類磁
石合金を中心として,そのFeの一部をCoで置換した
もの,さらにはCおよびその他の元素を含有したものを
意味する。
金の成分組成は, C:15at.%以下(0at.%を含む) B:0.5〜15at.%, Co:40at.%以下(0at.%を含む), R:8〜20at.%, ただし,Rは希土類元素の少なくとも一種を表す,残
部:Feおよび不可避的不純物で表すことができ,これ
に各種の機能を改善する他の合金元素を5at.%以下含有
したものも含まれる。
造,粉砕,成形,焼結という一連の工程で焼結磁石と
し,この焼結された磁石合金を切断することによって所
定形状の切断品を得る。切断はワイヤーソー等を用いて
行われるが,このように機械に切断された切断品の表面
は粗面となっているので,研磨機などを用いた表面研削
が通常行われる。
キや蒸着等の無機系の耐酸化性保護被膜或いは有機系保
護被膜を形成することによって発錆を防止しようとして
きたが,本発明ではメッキ等の保護被膜を形成するよう
なことは行わずに,磁石合金の露出表面そのものに直接
的に耐食性を付与しようとするものである。
法は,ホウ素含有液に当該磁石合金を接触させるという
簡単なものである。本発明で用いるホウ素含有液として
は,ホウ酸水溶液,ペルオキソホウ酸ナトリウム水溶液
などが挙げられるが,ホウ酸水溶液が取り扱い易い。以
下,ホウ酸水溶液を用いた場合を例として本発明を説明
する。
と,後記の実施例に示すように,耐食性が著しく向上す
る。その理由は不明であるが,処理前後の表面をオージ
エ電子分光度法(AES)によって元素分析を行うと,
希土類元素が濃化していることが確認され,また,処理
後の液中のFe/R(Nd)量の分析によれば,磁石構
成での値(例えば実施例2の磁石のFe/Nd量=3.
5)よりも高い値(同実施例2では処理後の液のFe/
Nd量=48)を示しており,磁石体から選択的に鉄が
溶出していることが確認された。これらのことから,処
理後の磁石表面にはFe(Coを含む)が相対的に減少
し,残存した希土類元素が表面に顕れ,これがが極薄い
酸化膜で覆われることによって,磁性結晶粒および粒界
の表面が不動態化するのではないかと考えられる。この
不動態膜の生成にはホウ素も酸化物として関与している
のではないかと推測される。
品を切断した切断品,場合によっては表面研削した研削
品をホウ酸水溶液に浸漬し,必要に応じてかき混ぜ,つ
いで水洗し乾燥するという簡単な処理を行えばよい。か
き混ぜは,切断品または研削品をホウ酸水溶液と共にバ
レル内に装填し,バレルを回転させるという方法が便利
である。ホウ酸水溶液の濃度については処理対象とする
希土類磁石合金の種類や形態にもよるが,pH3〜6,
好ましくはpH4〜6となるホウ酸濃度の水溶液を用い
ればよい。処理温度についても特に限定されず,0〜1
00℃の任意の温度が採用できるが,常温付近で行うの
が適当である。
については,耐食性が良好となるので磁気特性の劣化が
それだけ少なくなることに加え,後記の実施例では本発
明の処理を行った場合でも,エネルギー積が低下するよ
うなことは実質的に起こらないことが確認された。
の効果を比較例と対比して示す。
鉄,ボロン含有量19.3%のフェロボロン合金,純度99.5
% のカーボンブラックおよび純度 98.5% (不純物として
他の希土類金属を含有する) のネオジム金属を使用し,
組成比として 18Nd-77Fe-1.9B-3.1Cとなるように計量,
配合し,高周波誘導炉で真空中で溶解した後,水冷銅鋳
型中に鋳込み,合金塊を得た。これをジョークラッシャ
ーで破砕し,さらにアルゴンガス中でスタンプミルを用
いて100メッシュまで粉砕したあと,純度90%のステ
アリン酸を,ステアリン酸に含まれるC量によって組成
比が 18Nd-76Fe-1.9B-4.1Cとなる量で該粉体に添加し,
ついで振動ミルを用いて平均粒径5μmまで粉砕した。
成形し,その成形体をアルゴンガス雰囲気中1000℃
に1時間保持する焼結処理に供したあと,この焼結温度
から急冷した。得られた焼結体を切断して5mm×5m
m×1mmの方形の試験片を多数切り出し,これを試験
片とした。
5.0のホウ酸水溶液を作成した。このホウ酸水溶液 3000
ccと前記の試験片 100枚を小型バレル内に挿入し,ホ
ウ酸水溶液のpHを 5.0に維持しながら回転数5回/分
でバレルを30分間常温で回転した。その後,試験片を
引き上げて水洗し,常温で自然乾燥させた。
℃に保持した1重量%食塩水に90分間浸漬する塩水に
対する耐食性試験に供した。比較のために,ホウ酸処理
前の試験片10個についても同様の耐食性試験に供し
た。その結果,比較例の処理前試験片では,10個のサ
ンプル全ての表面に錆の発生が見られたのに対し,本例
のホウ酸処理済試験片ではいずれも錆の発生が見られな
かった。
保磁力(iHc)と最大エネルギー積 (BHmax)を測定し,
それらの測定値を処理前試験片10個の測定値と対比し
て,図1に示した。図1の結果から,本例のホウ酸処理
済試験片は,処理しないものに比べてBHmax は同等の
値を示しており,最大エネルギー積が低下するようなこ
とは避けられることがわかる。
例のホウ酸処理済試験片(処理品)について,その表面
をオージエ電子分光度法(AES)によって元素分析を
行った。その結果を図2に示した。図2において,横軸
はスパッタ時間(分)であり,表面からの深さに対応す
る。縦軸は相対濃度を表す。図2の結果から,ホウ酸処
理品では,未処理品に比較してNdの豊富な表面層が深
さ方向に広がっていることがわかる。また,図2の結果
から,処理品の表面のFeは14.1重量%であり,ホ
ウ素は19.5重量%と測定されたため,原子比で換算
した磁石表面の(Fe+Co)/Bの原子比Xは0.1
4となった(但しCo=0%)。他方,処理品の磁石全
体における(Fe+Co)/Bの原子比Yについては,
ICPによる組成分析から,Fe分析値=58.12重
量%,B分析値=0.32重量%と計測されたため,原
子比で換算したYの値は35.17となった。この結果
より,X/Yの比は0.004となった。
18Nd-3Dy-64Fe-9Co-1.9B-4.1C となるようにした以外は
実施例1を繰り返して焼結品を得た。この焼結品から,
実施例1と同じ大きさの試験片を切り出した。ただし,
Co原料としては純度99%のコバルト金属を使用した。
機械的に研磨したあと,濃度30%の水酸化カリウム水溶
液で表面を洗浄し,さらに水洗し,自然乾燥させた。そ
の後に,実施例1と同様のホウ酸処理を行った。
量%食塩水に90℃に浸漬して浸漬後の表面状態を観察
する塩水に対する耐食性試験に供した。比較のために,
ホウ酸処理前の試験片10個についても同様の耐食性試
験に供した。その結果,比較例の処理前試験片では平均
的に浸漬90分で発錆が見られたのに対し,本例のホウ
酸処理済試験片ではいずれも90分間は発錆せず,ほぼ
24時間後でもほとんど発錆は見られなかった。
磨前の切り出し品)とホウ酸処理品についてAES分析
を行ったところ,ホウ酸処理したものは(Nd+Dy)
の豊富な表面層が深さ方向に広がっており,(Fe+C
o)の存在量が相対的に低下していることが確認され,
実施例1と同様に,X/Yの比を算出したところ,この
X/Y比は0.005であった。より具体的には,処理
品の表面におけるFe・Coの重量分析値はそれぞれ1
1.26重量%,3.19重量%であり,ホウ素は15.
62重量%であった。これから原子比Xを求めると0.
18となった。他方,ICPによる組成分析から磁石全
体におけるFe分析値=56.16重量%,Co分析値
=7.68重量%,B分析値=0.32重量%と測定され
たため,原子比で換算したYの値は35.29を示し
た。この結果より,X/Yの比は0.005となり,処
理品の磁石表面におけるFeとCoの遷移金属の存在量
が相対的に減少する結果となった。
メッキや樹脂被覆などの保護被膜を設けなくても,簡単
な処理で希土類磁石合金の耐食性を向上させることがで
き,このため,安価にして耐食性の優れた希土類磁石合
金を提供できる。
ルギー積 (BHmax)を処理前試験片のそれらと対比して
示した図である。
その表面をオージエ電子分光度法(AES)で分析した
結果を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 R−Fe−B系またはR−Fe−B−C
系の希土類磁石合金(Rは希土類元素の少なくとも1種
を表し,Feの一部はCoで置換されていてもよい)の
表面をホウ素含有液と接触させる希土類磁石合金の耐食
性改善法。 - 【請求項2】 ホウ素含有液はホウ酸水溶液であり,ホ
ウ酸水溶液と接触させた後の磁石合金表面の希土類元素
濃度が接触前より高くなる請求項1に記載の希土類磁石
合金の耐食性改善法。 - 【請求項3】 ホウ素含有液で表面処理してなるR−F
e−B系またはR−Fe−B−C系の希土類磁石合金。
ただし,Rは希土類元素の少なくとも1種を表し,Fe
の一部はCoで置換されていてもよい。 - 【請求項4】 磁石表面における(Fe+Co)/Bの
原子比をXとし,磁石全体における(Fe+Co)/B
の原子比をYとしたとき,X/Yの比が1未満である請
求項3に記載の希土類磁石合金。
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JP2002132562A JP4084954B2 (ja) | 2002-05-08 | 2002-05-08 | 希土類磁石合金の耐食性改善法 |
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