JP2004071912A

JP2004071912A - 永久磁石の製造方法

Info

Publication number: JP2004071912A
Application number: JP2002230660A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Yoshimura; 吉村　公志
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 2002-08-07
Filing date: 2002-08-07
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2022-08-07
Also published as: JP4265168B2

Abstract

【課題】高耐食性や絶縁性などの各種機能を希土類系永久磁石に付与することができる、公害問題がなく、地球環境に優しい永久磁石の製造方法を提供すること。
【解決手段】無機質微粒子と樹脂とからなる粉体塗料を使用して静電粉体塗装により希土類系永久磁石の表面に無機質微粒子分散樹脂被膜を形成することを特徴とする。
【選択図】　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高耐食性や絶縁性などの各種機能を希土類系永久磁石に付与することができる、公害問題がなく、地球環境に優しい永久磁石の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石に代表されるＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石やＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系永久磁石に代表されるＲ−Ｆｅ−Ｎ系永久磁石などの希土類系永久磁石は、資源的に豊富で安価な材料が用いられ、かつ、高い磁気特性を有していることから、特にＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石は今日様々な分野で使用されている。
しかしながら、希土類系永久磁石は反応性の高い希土類元素：Ｒを含むため、大気中で酸化腐食されやすく、何の表面処理をも行わずに使用した場合には、わずかな酸やアルカリや水分などの存在によって表面から腐食が進行して錆が発生し、それに伴って、磁石特性の劣化やばらつきを招く。さらに、錆が発生した磁石を磁気回路などの装置に組み込んだ場合、錆が飛散して周辺部品を汚染する恐れがある。
上記の点に鑑み、希土類系永久磁石に耐食性を付与する目的で、その表面に耐食性被膜としての樹脂被膜を形成することが古くから行われている。
これまで、希土類系永久磁石の表面に樹脂被膜を形成する場合、被膜成分となる樹脂を有機溶剤に溶解して調製した塗液を電着塗装法、スプレー塗装法、浸漬塗装法、ロールコート法などによって磁石の表面に塗布した後、熱処理を行うことで樹脂被膜とする方法が採用されてきた。このような塗液を使用した樹脂被膜形成方法は、工程が簡易であることなどの点において非常に利用価値が高いものである。しかしながら、この方法は、熱処理による樹脂被膜形成過程において有機溶剤が被膜から蒸発することで被膜にピンホールが発生しやすいといった問題や塗液の歩留まりが悪いといった問題があることから、得られる樹脂被膜の耐食性被膜としての性能の点やコストの点において満足できる方法とはいえないものである。また、地球環境の改善を図る点においても、有機溶剤を使用するこの方法は望ましいものではない。従って、このような塗液を使用した樹脂被膜形成方法の代替方法として、粉体塗料を使用して静電粉体塗装により希土類系永久磁石の表面に樹脂被膜を形成する方法が既に提案されている（特開平１１−２３８６２０号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
粉体塗料を使用して静電粉体塗装により希土類系永久磁石の表面に樹脂被膜を形成する方法は、静電塗装ガンなどによりマイナスに帯電させた粉体塗料を静電引力で希土類系永久磁石の表面に塗着させた後、熱処理を行うことで粉体塗料を溶融させて樹脂被膜とする方法であり、塗液を使用した樹脂被膜形成方法に比較して形成される樹脂被膜が耐食性に優れること、磁石の表面に塗着しなかった粉体塗料は回収して再利用ができるので無駄がなく歩留まりがよいこと、有機溶剤を使用しないので公害問題がないことなどの点において優れた方法であるが、昨今の希土類系永久磁石に要求される高耐食性を満足させるためにはさらなる改善を必要とする。
また、近年、希土類系永久磁石には、その適用分野に応じて高耐食性のみならず絶縁性などの各種機能が要求されており、希土類系永久磁石に各種機能を付与することができる優れた方法が切望されている。
そこで本発明は、高耐食性や絶縁性などの各種機能を希土類系永久磁石に付与することができる、公害問題がなく、地球環境に優しい永久磁石の製造方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記の点に鑑みて種々の検討を行った結果、無機質微粒子と樹脂とからなる粉体塗料を使用して静電粉体塗装により希土類系永久磁石の表面に無機質微粒子分散樹脂被膜を形成することで、上記の目的を達成することができることを知見した。
【０００５】
本発明は上記の知見に基づいてなされたものであり、本発明の永久磁石の製造方法は、請求項１記載の通り、無機質微粒子と樹脂とからなる粉体塗料を使用して静電粉体塗装により希土類系永久磁石の表面に無機質微粒子分散樹脂被膜を形成することを特徴とする。
また、請求項２記載の製造方法は、請求項１記載の製造方法において、無機質微粒子の平均粒径が０．０１μｍ〜２０μｍであることを特徴とする。
また、請求項３記載の製造方法は、請求項１または２記載の製造方法において、無機質微粒子が亜鉛微粒子であることを特徴とする。
また、請求項４記載の製造方法は、請求項１乃至３のいずれかに記載の製造方法において、樹脂がエポキシ樹脂であることを特徴とする。
また、請求項５記載の製造方法は、請求項１乃至４のいずれかに記載の製造方法において、粉体塗料中における無機質微粒子の含有量が２５重量％〜９５重量％であることを特徴とする。
また、請求項６記載の製造方法は、請求項１乃至５のいずれかに記載の製造方法において、粉体塗料の平均粒度が１０μｍ〜５０μｍであることを特徴とする。
また、請求項７記載の製造方法は、請求項１乃至６のいずれかに記載の製造方法において、無機質微粒子分散樹脂被膜の膜厚が１０μｍ〜５０μｍであることを特徴とする。
また、本発明の永久磁石は、請求項８記載の通り、請求項１記載の製造方法にて製造されたことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の永久磁石の製造方法は、無機質微粒子と樹脂とからなる粉体塗料を使用して静電粉体塗装により希土類系永久磁石の表面に無機質微粒子分散樹脂被膜を形成することを特徴とするものである。樹脂を有機溶剤に溶解して得られた溶液に無機質微粒子を分散させて調製した塗液を使用した無機質微粒子分散樹脂被膜の形成方法は既に知られているが、本発明の方法によって形成される無機質微粒子分散樹脂被膜は、希土類系永久磁石の表面に対する密着性に優れることに加え、塗液を使用する方法によって形成される無機質微粒子分散樹脂被膜よりも、樹脂被膜中に分散させた無機質微粒子がより高くその機能を発揮するというこれまでの知見からは予期することができなかった効果を奏する。
【０００７】
粉体塗料の構成成分となる無機質微粒子は、希土類系永久磁石に対して付与しようとする機能に応じて適宜選択される。例えば、高耐食性の付与を目的とする場合、亜鉛微粒子やアルミニウム微粒子やマグネシウム微粒子などを選択すればよい。これらの金属微粒子は希土類系永久磁石の表面素地よりも電位が卑であるので、これらの金属微粒子を分散させた樹脂被膜を希土類系永久磁石の表面に形成した場合、樹脂被膜中の金属微粒子が電気化学的犠牲防食作用を発揮することで、被膜全体として希土類系永久磁石に高耐食性を付与することができる。また、絶縁性の付与を目的とする場合、ＳｉＯ_２やＡｌ_２Ｏ_３などの金属酸化物の微粒子を樹脂被膜中に分散させればよい。また、アナターゼ型ＴｉＯ_２微粒子を樹脂被膜中に分散させれば、希土類系永久磁石に光触媒機能を付与することができる。
【０００８】
無機質微粒子の平均粒径は０．０１μｍ〜２０μｍであることが望ましい。平均粒径が０．０１μｍ未満であると、無機質微粒子の凝集が起こりやすくなるので、個々の粉体中において無機質微粒子を均一分散させることが困難になり、ひいては希土類系永久磁石の表面に無機質微粒子が均一分散した樹脂被膜を形成することが困難になることで希土類系永久磁石に高耐食性を付与することができなくなる恐れがあるからである。一方、平均粒径が２０μｍを超えると、形成される被膜の膜厚が厚くなりすぎることから、優れた寸法精度を有する小型磁石の提供や磁石の有効体積の確保が困難になる恐れがあるからである。
【０００９】
粉体塗料の構成成分となる樹脂としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂など、一般的に粉体塗料の構成成分として使用される樹脂が挙げられるが、中でもエポキシ樹脂は耐食性や取扱性の点で優れた樹脂であり、ポリイミド樹脂は絶縁性や耐ガス性や耐熱性の点で優れた樹脂であることから、これらの樹脂は本発明において好適に採用される。
【００１０】
粉体塗料中における無機質微粒子の含有量は２５重量％〜９５重量％であることが望ましい。２５重量％未満であると、樹脂被膜中に無機質微粒子を分散させることによる効果が十分に発揮されない恐れがある一方、９５重量％を超えると、樹脂被膜の本質的な機能が損なわれたり、被膜の平滑性が損なわれたりすることで、希土類系永久磁石に目的とする機能を付与することができなくなる恐れがあるからである。
【００１１】
無機質微粒子と樹脂とからなる粉体塗料は、自体公知の粉体塗料製造技術、即ち、例えば、原料となる無機質微粒子と樹脂に、必要に応じて、樹脂硬化剤（エポキシ樹脂を採用する場合には芳香族アミンや酸無水物やジシアンジアミド誘導体などが一般的に使用される）、各種の添加剤、触媒などを均一混合した後、溶融分散、冷却、粉砕、篩分工程を経て製造される。このようにして製造される粉体塗料の平均粒度は１０μｍ〜５０μｍであることが望ましい。理由は、後述するように、希土類系永久磁石の表面に形成される無機質微粒子分散樹脂被膜の膜厚は１０μｍ〜５０μｍであることが望ましく、このような膜厚の被膜を形成するのに都合がよいからである。
【００１２】
無機質微粒子と樹脂とからなる粉体塗料を使用した静電粉体塗装は、自体公知の静電粉体塗装技術によって行えばよい。また、例えば、特開平１１−５７５９２号公報に記載された電解流動静電粉体塗装技術によれば、希土類系永久磁石の表面全体に無機質微粒子分散樹脂被膜を均一に形成することができる。このようにして形成される無機質微粒子分散樹脂被膜の膜厚は１０μｍ〜５０μｍであることが望ましい。膜厚が１０μｍ未満であると、無機質微粒子分散樹脂被膜としての性能が十分に発揮されない恐れがある一方、膜厚が５０μｍを超えると、優れた寸法精度を有する小型磁石の提供や磁石の有効体積の確保が困難になる恐れがあるからである。
【００１３】
なお、本発明の方法によって形成された無機質微粒子分散樹脂被膜を表面に有する希土類系永久磁石は、例えば、エポキシ系接着剤やアクリル系接着剤などの有機系接着剤を使用して磁気回路などの装置に組み込まれて使用されるが、樹脂被膜中に無機質微粒子を分散させると、樹脂被膜の表面の濡れ性やアンカー効果が向上するので、本発明の製造方法によれば、樹脂被膜と有機系接着剤との優れた接着性を獲得することもできる。
【００１４】
【実施例】
本発明を以下の実施例によってさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定して解釈されるものではない。
なお、以下の実験は、例えば、米国特許４７７０７２３号公報や米国特許４７９２３６８号公報に記載されているようにして、公知の鋳造インゴットを粉砕し、微粉砕後に成形、焼結、熱処理、表面加工を行うことによって得られた１４Ｎｄ−７９Ｆｅ−６Ｂ−１Ｃｏ組成（ａｔ％）の縦１５ｍｍ×横１０ｍｍ×高さ２ｍｍ寸法の焼結磁石（以下、磁石体試験片と称する）を使用して行った。
【００１５】
実施例１：
公知の粉体塗料製造技術に従い、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エピコート１００２：油化シェル社製）１３重量％と、樹脂硬化剤であるジシアンジアミド誘導体（アラルダイトＨＴ−２８４４：旭チバ社製）７重量％と、平均粒径が４μｍの亜鉛微粒子（ジンクダスト♯３：堺化学社製）８０重量％を均一混合した後、溶融分散、冷却、粉砕、篩分工程を経て、亜鉛微粒子の含有量が８０重量％であって平均粒度が２５μｍの粉体塗料を製造した。
公知の静電粉体塗装技術に従い、エタノール中で３分間超音波洗浄を行って表面脱脂した後、真空中にて１００℃で１０分間乾燥した磁石体試験片の表面に、静電塗装ガンによりマイナスに帯電させた粉体塗料を静電引力で塗着させた後、大気中にて１８０℃で１５分間熱処理を行って焼付けし、磁石体試験片の表面に膜厚が約３０μｍの亜鉛微粒子分散エポキシ樹脂被膜（被膜中における亜鉛微粒子の分散量は８０重量％）を形成した。
以上のようにして得られた亜鉛微粒子分散エポキシ樹脂被膜を表面に有する磁石体試験片に対し、３５℃の５％塩水を噴霧する耐食性試験を行ったところ、１００時間経過後においても発錆は観察されなかった（ｎ＝１０）。
【００１６】
比較例１：
エタノール中で３分間超音波洗浄を行って表面脱脂した後、真空中にて１００℃で１０分間乾燥した磁石体試験片の表面に、平均粒径が４μｍの亜鉛微粒子を含有するエポキシ樹脂塗液（エポローバル：ローバル社製）をスプレー塗装法によって塗布した後、大気中にて１８０℃で１５分間熱処理を行って焼付けし、磁石体試験片の表面に膜厚が約３０μｍの亜鉛微粒子分散エポキシ樹脂被膜（被膜中における亜鉛微粒子の分散量は９６重量％）を形成した。
以上のようにして得られた亜鉛微粒子分散エポキシ樹脂被膜を表面に有する磁石体試験片に対し、３５℃の５％塩水を噴霧する耐食性試験を行ったところ、全てのサンプルにおいて４８時間経過後に発錆が観察された（ｎ＝１０）。
【００１７】
比較例２：
公知の静電粉体塗装技術に従い、エタノール中で３分間超音波洗浄を行って表面脱脂した後、真空中にて１００℃で１０分間乾燥した磁石体試験片の表面に、静電塗装ガンによりマイナスに帯電させたエポキシ樹脂からなる粉体塗料（ビリューシアＥＰ１０００：日本ペイント社製）を静電引力で塗着させた後、大気中にて１８０℃で１５分間熱処理を行って焼付けし、磁石体試験片の表面に膜厚が約３０μｍのエポキシ樹脂被膜を形成した。
以上のようにして得られたエポキシ樹脂被膜を表面に有する磁石体試験片に対し、３５℃の５％塩水を噴霧する耐食性試験を行ったところ、全てのサンプルにおいて２４時間経過後に発錆が観察された（ｎ＝１０）。
【００１８】
実施例１および比較例１において形成された亜鉛微粒子分散エポキシ樹脂被膜は、被膜中に水分が浸入した場合、希土類系永久磁石の表面素地と亜鉛微粒子との間で腐食電池が形成され、希土類系永久磁石の表面素地よりも電位が卑な亜鉛微粒子が希土類系永久磁石に代わって腐食する、即ち、亜鉛微粒子が電気化学的犠牲防食作用を発揮することに加え、溶出した亜鉛が水分や炭酸ガスなどと反応して生成した亜鉛化合物が被膜表面や被膜中に存在する空隙を埋め尽くして被膜を緻密化することで外部からの腐食因子の浸入を阻止し、よって、被膜全体として高耐食性を希土類系永久磁石に付与するものである。
ここで驚くべきことに、実施例１において形成された亜鉛微粒子分散エポキシ樹脂被膜の方が比較例１において形成された亜鉛微粒子分散エポキシ樹脂被膜よりも亜鉛微粒子の分散量が少ないにもかかわらずより高い耐食性を希土類系永久磁石に付与することができた。このような結果になった理由としては次のような要因が考えられる。即ち、比較例１の亜鉛微粒子分散エポキシ樹脂塗液中の亜鉛微粒子は、エポキシ樹脂で被覆されたような状態で存在するので、形成された被膜中においては、希土類系永久磁石の表面素地と亜鉛微粒子との接触部が比較的少ないと思われる。しかしながら、実施例１の粉体塗料では個々の粉体の表面に亜鉛微粒子が露出して存在しており（この事実は粉体塗料の表面ＥＰＭＡ分析にて本発明者が確認している）、このような粉体塗料を使用して静電粉体塗装により形成された被膜中においては、希土類系永久磁石の表面素地と亜鉛微粒子との接触部が多いと思われ、よって、亜鉛微粒子の電気化学的犠牲防食作用が如何なく発揮されたことが考えられる。また、希土類系永久磁石の表面素地と亜鉛微粒子との接触部が多いことは、磁石の表面に対する被膜の密着性を向上させ、磁石の表面への水分の到達を効果的に阻止することに寄与していると考えられる。さらに、比較例１においては、熱処理による樹脂被膜形成過程において有機溶剤が被膜から蒸発することで被膜にピンホールが発生することが考えられるが、有機溶剤を使用しない実施例１においては原理上このような現象が起こらないことも要因の一つとして考えられる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、高耐食性や絶縁性などの各種機能を希土類系永久磁石に付与することができる、公害問題がなく、地球環境に優しい永久磁石の製造方法が提供される。

Claims

無機質微粒子と樹脂とからなる粉体塗料を使用して静電粉体塗装により希土類系永久磁石の表面に無機質微粒子分散樹脂被膜を形成することを特徴とする永久磁石の製造方法。
無機質微粒子の平均粒径が０．０１μｍ〜２０μｍであることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
無機質微粒子が亜鉛微粒子であることを特徴とする請求項１または２記載の製造方法。
樹脂がエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の製造方法。
粉体塗料中における無機質微粒子の含有量が２５重量％〜９５重量％であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の製造方法。
粉体塗料の平均粒度が１０μｍ〜５０μｍであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の製造方法。
無機質微粒子分散樹脂被膜の膜厚が１０μｍ〜５０μｍであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の製造方法。
請求項１記載の製造方法にて製造されたことを特徴とする永久磁石。