JP2004356328A - 耐食性希土類系永久磁石およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電位的に卑な亜鉛の犠牲防食作用を利用しつつも、白錆発生が抑制された耐食性希土類系永久磁石およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明の耐食性希土類系永久磁石は、希土類系永久磁石の表面に亜鉛微粒子分散樹脂被膜が形成され、さらにその表面にアルミニウム微粒子分散樹脂被膜が形成されてなることを特徴とする。また、本発明の耐食性希土類系永久磁石の製造方法は、希土類系永久磁石の表面に亜鉛微粒子分散樹脂被膜を形成した後、さらにその表面にアルミニウム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】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電位的に卑な亜鉛の犠牲防食作用を利用しつつも、白錆発生が抑制された耐食性希土類系永久磁石およびそ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。
希土類系永久磁石に耐食性を付与する方法には数多くの方法があるが、その一つとして、下記の特許文献１において、希土類系永久磁石の表面に亜鉛などの金属のフレーク状微粉末とシリコーン樹脂とを含む処理液による処理膜を加熱することによって得られる複合被膜を形成する方法が提案されている。この方法は、電位的に卑な亜鉛の犠牲防食作用とシリコーン樹脂を出発原料とする被膜の耐食作用を利用したものであり、希土類系永久磁石に優れた耐食性を付与することができる方法として評価されるものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−６４４５４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特許文献１において提案されている方法では、亜鉛が犠牲防食作用を発揮すると被膜から溶出して塩基性炭酸亜鉛が生成し、白錆発生の原因となるといった問題がある。
そこで本発明は、電位的に卑な亜鉛の犠牲防食作用を利用しつつも、白錆発生が抑制された耐食性希土類系永久磁石およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の点に鑑みてなされた本発明の耐食性希土類系永久磁石は、請求項１記載の通り、希土類系永久磁石の表面に亜鉛微粒子分散樹脂被膜が形成され、さらにその表面にアルミニウム微粒子分散樹脂被膜が形成されてなることを特徴とする。
また、請求項２記載の耐食性希土類系永久磁石は、請求項１記載の耐食性希土類系永久磁石において、希土類系永久磁石がボンド磁石であることを特徴とする。
また、本発明の耐食性希土類系永久磁石の製造方法は、請求項３記載の通り、希土類系永久磁石の表面に亜鉛微粒子分散樹脂被膜を形成した後、さらにその表面にアルミニウム微粒子分散樹脂被膜を形成することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の耐食性希土類系永久磁石は、希土類系永久磁石の表面に亜鉛微粒子分散樹脂被膜が形成され、さらにその表面にアルミニウム微粒子分散樹脂被膜が形成されてなることを特徴とするものである。本発明の耐食性希土類系永久磁石は、上層に形成されたアルミニウム微粒子分散樹脂被膜が優れた耐食性を発揮するとともに、下層に形成された亜鉛微粒子分散樹脂被膜が磁石本体の腐食を確実に防御する。本発明の耐食性希土類系永久磁石は、そもそも亜鉛微粒子分散樹脂被膜が多量の腐食成分と接触する環境下にあるのではないので、亜鉛が犠牲防食作用を発揮することによる白錆発生の問題が少ない。
【０００７】
希土類系永久磁石の表面に形成される亜鉛微粒子分散樹脂被膜としては、例えば、平均粒径が１μｍ〜５０μｍの鱗片状の亜鉛微粒子を分散させた樹脂被膜が挙げられる。亜鉛微粒子の平均粒径が１μｍよりも小さいと被膜を形成するための処理液中で亜鉛微粒子が二次凝集を起こす恐れがある一方、平均粒径が５０μｍよりも大きいと処理液中で亜鉛微粒子が沈降する恐れがあり、いずれの場合においても保存安定性に優れた亜鉛微粒子が均一に分散した処理液を調製することが困難になる恐れがある。亜鉛微粒子はいかなる形状のものであってもよいが、亜鉛微粒子分散樹脂被膜にピンホールが極力発生しないようにするためには、亜鉛微粒子は樹脂被膜中に高密度に積層充填されることが有利であるので、かかる観点からは、亜鉛微粒子は鱗片状のものが望ましい。亜鉛微粒子が鱗片状である場合、亜鉛微粒子の平均粒径とは平均長径を意味するものとする。
【０００８】
樹脂被膜の構成成分となる樹脂としては、例えば、珪酸塩系樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、石油樹脂、ブチラール樹脂などが挙げられる。このような比較的低温（２５０℃以下）で硬化する樹脂を用いれば、被膜形成工程の省エネルギー化を図ることができることに加え、樹脂バインダを用いて形成されたボンド磁石に適用した場合でも、高温加熱による樹脂バインダの劣化といった現象を引き起こすことがないので有利である。また、万が一、樹脂被膜自体の耐食性が劣っても、亜鉛微粒子分散樹脂被膜とアルミニウム微粒子分散樹脂被膜の積層構造により全体としての耐食性は優れたものとなる。
【０００９】
希土類系永久磁石の表面に形成される亜鉛微粒子分散樹脂被膜には、亜鉛微粒子以外の金属微粒子としてアルミニウム微粒子などをさらに分散させてもよい。例えば、平均粒径が１μｍ〜１０μｍの粒状のアルミニウム微粒子を亜鉛微粒子分散樹脂被膜に分散させることで、亜鉛微粒子の周辺に当該微粒子を存在させれば、被膜からの亜鉛の溶出を抑制することができる。
【００１０】
亜鉛微粒子分散樹脂被膜を形成するための処理液は市販もされており、例えば、２００℃程度の温度で被膜を形成することができる日本ラスパート社の商品名ディスゴＤＰ−３７（亜鉛微粒子分散珪酸塩系樹脂被膜形成処理液）などを好適に用いることができる。希土類系永久磁石の表面に形成された亜鉛微粒子分散樹脂被膜が、樹脂成分と亜鉛微粒子と磁石本体の間で優れた結合性（密着性）を有するように、処理液にはγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランやγ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシランなどのシランカップリング剤を添加してもよい。
【００１１】
亜鉛微粒子分散樹脂被膜は、処理液を希土類系永久磁石の表面にディップコーティング法、スプレー法、スピンコーティング法などによって塗布した後、所定の温度にて熱処理を行うことで形成する。亜鉛微粒子分散樹脂被膜は、その膜厚が１μｍ〜５０μｍとなるように形成することが望ましい。膜厚が１μｍ未満であると、亜鉛微粒子分散耐食性被膜としての特性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、希土類系永久磁石の有効体積が十分に確保することができなくなる恐れがあるからである。
【００１２】
亜鉛微粒子分散樹脂被膜の表面に形成されるアルミニウム微粒子分散樹脂被膜としては、例えば、平均粒径が１μｍ〜５０μｍの鱗片状のアルミニウム微粒子を分散させた樹脂被膜が挙げられる。アルミニウム微粒子の平均粒径が１μｍよりも小さいと被膜を形成するための処理液中でアルミニウム微粒子が二次凝集を起こす恐れがある一方、平均粒径が５０μｍよりも大きいと処理液中でアルミニウム微粒子が沈降する恐れがあり、いずれの場合においても保存安定性に優れたアルミニウム微粒子が均一に分散した処理液を調製することが困難になる恐れがある。アルミニウム微粒子はいかなる形状のものであってもよいが、アルミニウム微粒子分散樹脂被膜にピンホールが極力発生しないようにするためには、アルミニウム微粒子は樹脂被膜中に高密度に積層充填されることが有利であるので、かかる観点からは、アルミニウム微粒子は鱗片状のものが望ましい。アルミニウム微粒子が鱗片状である場合、アルミニウム微粒子の平均粒径とは平均長径を意味するものとする。
【００１３】
樹脂被膜の構成成分となる樹脂としては、例えば、珪酸塩系樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、石油樹脂、ブチラール樹脂などが挙げられる。このような樹脂を用いることによる有利な点は上記の通りである。
【００１４】
アルミニウム微粒子分散樹脂被膜を形成するための処理液は市販もされており、例えば、２００℃程度の温度で被膜を形成することができる日本ラスパート社の商品名ディスゴＺＴ−２００（アルミニウム微粒子分散エポキシ樹脂被膜形成処理液）などを好適に用いることができる。亜鉛微粒子分散樹脂被膜の表面に形成されたアルミニウム微粒子分散樹脂被膜が、樹脂成分とアルミニウム微粒子と亜鉛微粒子分散樹脂被膜の間で優れた結合性（密着性）を有するように、処理液にはγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランやγ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシランなどのシランカップリング剤を添加してもよい。
【００１５】
アルミニウム微粒子分散樹脂被膜は、処理液を希土類系永久磁石の表面に形成された亜鉛微粒子分散樹脂被膜の表面にディップコーティング法、スプレー法、スピンコーティング法などによって塗布した後、所定の温度にて熱処理を行うことで形成する。アルミニウム微粒子分散樹脂被膜は、その膜厚が１μｍ〜５０μｍとなるように形成することが望ましい。膜厚が１μｍ未満であると、アルミニウム微粒子分散耐食性被膜としての特性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、希土類系永久磁石の有効体積が十分に確保することができなくなる恐れがあるからである。
【００１６】
希土類系永久磁石としては、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系永久磁石などの公知の希土類系永久磁石が挙げられる。中でも、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石は、特に磁気特性が高く、量産性や経済性に優れている点において望ましいものである。希土類系永久磁石は、焼結磁石であってもよいしボンド磁石であってもよい。
希土類系永久磁石における希土類元素（Ｒ）は、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｔｂ、Ｓｍのうち少なくとも１種、あるいはさらに、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙのうち少なくとも１種を含むものが望ましい。
また、通常はＲのうち１種をもって足りるが、実用上は２種以上の混合物（ミッシュメタルやジジムなど）を入手上の便宜などの理由によって使用することもできる。
さらに、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｂｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｈｆ、Ｇａのうち少なくとも１種を添加することで、保磁力や減磁曲線の角型性の改善、製造性の改善、低価格化を図ることが可能となる。また、Ｆｅの一部をＣｏで置換することによって、得られる磁石の磁気特性を損なうことなしに温度特性を改善することができる。
【００１７】
【実施例】
本発明を以下の実施例と比較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されるものではない。なお、以下の実施例と比較例は、急冷合金法で作製した、Ｎｄ：１２原子％、Ｆｅ：７７原子％、Ｂ：６原子％、Ｃｏ：５原子％の組成からなる平均長径１５０μｍの合金粉末にエポキシ樹脂を２ｗｔ％加えて混練し、６８６Ｎ／ｍｍ^２の圧力で圧縮成形した後、１５０℃で１時間キュアすることによって作製された、外径３１．０ｍｍ×内径２８．５ｍｍ×長さ４．０ｍｍのリング状ボンド磁石（以下、磁石体試験片と称する）を用いて行った。
【００１８】
実施例：
磁石体試験片に日本ラスパート社の商品名ディスゴＤＰ−３７をスプレー塗装した後、２００℃×３０分間大気中にて熱処理を行い、磁石体試験片の表面に膜厚が７μｍの亜鉛微粒子分散珪酸塩系樹脂被膜を形成した。次に、表面に亜鉛微粒子分散珪酸塩系樹脂被膜が形成された磁石体試験片に日本ラスパート社の商品名ディスゴＺＴ−２００をスプレー塗装した後、２００℃×３０分間大気中にて熱処理を行い、亜鉛微粒子分散珪酸塩系樹脂被膜の表面に膜厚が５μｍのアルミニウム微粒子分散エポキシ樹脂被膜を形成し、本発明の耐食性希土類系永久磁石を得た。この耐食性希土類系永久磁石の表面付近の断面観察をＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザー：島津製作所社製ＥＰＭ８１０）を用いて行った。その２次電子像を図１に、亜鉛Ｘ線像を図２に、アルミニウムＸ線像を図３に、珪素Ｘ線像を図４に、鉄Ｘ線像を図５に示す。このようにして得た本発明の耐食性希土類系永久磁石（サンプル）１０個を８０℃の熱水中に２００時間浸漬してから磁気特性評価と外観観察を行ったところ、いずれのサンプルについても磁気特性の顕著な劣化は見られなかったし、発錆は観察されず、外観に変化をきたしたものはなかった。
【００１９】
比較例：
実施例における表面に亜鉛微粒子分散珪酸塩系樹脂被膜が形成された磁石体試験片（サンプル）１０個を８０℃の熱水中に２００時間浸漬してから磁気特性評価と外観観察を行ったところ、いずれのサンプルについても磁気特性の顕著な劣化は見られなかったが、すべてのサンプルにおいて白錆発生が顕著であった。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、電位的に卑な亜鉛の犠牲防食作用を利用しつつも、白錆発生が抑制された耐食性希土類系永久磁石およびその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例におけるＥＰＭＡ２次電子像。
【図２】同、亜鉛Ｘ線像。
【図３】同、アルミニウムＸ線像。
【図４】同、珪素Ｘ線像。
【図５】同、鉄Ｘ線像。

Claims (3)

1. 希土類系永久磁石の表面に亜鉛微粒子分散樹脂被膜が形成され、さらにその表面にアルミニウム微粒子分散樹脂被膜が形成されてなることを特徴とする耐食性希土類系永久磁石。
2. 希土類系永久磁石がボンド磁石であることを特徴とする請求項１記載の耐食性希土類系永久磁石。
3. 希土類系永久磁石の表面に亜鉛微粒子分散樹脂被膜を形成した後、さらにその表面にアルミニウム微粒子分散樹脂被膜を形成することを特徴とする耐食性希土類系永久磁石の製造方法。

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