JP2005294381A - Magnet and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁石の製造方法及び磁石に関するものである。 The present invention relates to a magnet manufacturing method and a magnet.
近年、25MGOe以上の高エネルギー積を示す永久磁石として、例えばR−Fe−B系磁石(RはNdなどの希土類元素を示す。)が開発されている。より具体的には、例えば特許文献1では焼結により形成されるR−Fe−B系磁石が、また特許文献2では、高速急冷により形成されるものが開示されている。しかしながら、R−Fe−B系磁石は、主成分として比較的容易に酸化される希土類元素及び鉄を含有するため、その耐食性が比較的低く、そのことに起因して、製造時及び使用時に磁石としての性能が劣化すること、及び/又は、製造された磁石の信頼性が比較的低いこと等の課題があった。このようなR−Fe−B系磁石の耐食性を改善することを目的として、これまでに、例えば、特許文献3〜9に記載されているように、種々の保護膜をその磁石素体表面に形成する提案がなされている。 In recent years, for example, R—Fe—B magnets (R represents a rare earth element such as Nd) have been developed as permanent magnets exhibiting a high energy product of 25 MGOe or more. More specifically, for example, Patent Document 1 discloses an R—Fe—B magnet formed by sintering, and Patent Document 2 discloses a magnet formed by rapid quenching. However, since R-Fe-B magnets contain rare earth elements and iron that are relatively easily oxidized as main components, their corrosion resistance is relatively low, and as a result, magnets are manufactured and used. As a result, there are problems such as deterioration in performance and / or reliability of manufactured magnets being relatively low. For the purpose of improving the corrosion resistance of such R-Fe-B magnets, various protective films have been applied to the surface of the magnet body as described in, for example, Patent Documents 3 to 9 so far. Proposals to make are made.
より具体的には、例えば特許文献3においては、希土類・ボロン・鉄を主成分とする永久磁石の耐酸化性の改善を意図して、R(但しRはYを含む希土類元素のうち少なくとも1種)8原子%〜30原子%、B2原子%〜28原子%、Fe42原子%〜90原子%を主成分とし主相が正方晶相からなる永久磁石体表面に、耐酸化めっき層を被覆してなる永久磁石が提案されている。この特許文献3には、Ni、Cu、Zn等の耐酸化性を有する金属または合金のめっき、あるいはこれらの複合めっきが開示されている。 More specifically, for example, in Patent Document 3, R (where R is at least one of rare earth elements including Y) is intended to improve the oxidation resistance of a permanent magnet mainly composed of rare earth, boron, and iron. Species) Oxidation-resistant plating layer is coated on the surface of permanent magnet body consisting mainly of tetragonal phase with 8 to 30 atom%, B2 to 28 atom%, and B42 to 90 atom% as the main component. Permanent magnets have been proposed. Patent Document 3 discloses plating of metal or alloy having oxidation resistance such as Ni, Cu, Zn, or composite plating thereof.
また、特許文献10には、希土類・ボロン・鉄を主成分とする永久磁石の耐食性改善を意図して、磁石素体の表面に形成された金属層の表面に、湿式酸化法を用い、クロメート被膜を形成した旨が記載されている。
さらに特許文献11には、希土類・ボロン・鉄を主成分とする永久磁石の耐酸化性改善を意図して、磁石素体の表面に、イオンプレーティング法などを用いて、Al2O3、Cr2O3などの金属酸化物からなる保護層を設けたものが開示されている。
しかしながら、本発明者らは、上記特許文献1〜11に記載のものを始めとする従来の希土類元素を含有する希土類磁石について詳細に検討を行ったところ、このような従来の希土類磁石は、十分な耐食性を有していないことを見出した。すなわち、例えば、特許文献3に記載されている上述の耐酸化めっき層を備える希土類磁石、特許文献10に記載されているクロメート被膜を設けた希土類磁石あるいは特許文献11に記載されている金属酸化物からなる層を設けた希土類磁石に対して、JIS−C−0023に規定されている塩水噴霧試験を行うと、その希土類磁石の磁石素体に腐食が認められることを本発明者らは見出した。
However, the present inventors have studied in detail the conventional rare earth magnets containing the rare earth elements including those described in Patent Documents 1 to 11 described above. It was found that it does not have good corrosion resistance. That is, for example, a rare earth magnet provided with the above-described oxidation-resistant plating layer described in Patent Document 3, a rare earth magnet provided with a chromate film described in
ここで、「塩水噴霧試験」とは、例えば35℃程度の温度条件下、5±1質量%NaCl水溶液(pH=6.5〜7.2)を、微細な湿った濃い霧状態で24時間試料に接触させ、試料の腐食状態を確認することによって行われる。塩水噴霧試験によって磁石素体に腐食が認められる要因としては、保護層(耐酸化めっき層)におけるピンホールの生成などが考えられる。希土類磁石の保護層にピンホールが生成すると、そのピンホールから雰囲気中の腐食要因物質が侵入し、磁石素体を腐食させる因子となる。特に希土類磁石は、僅かな腐食要因物質の存在に起因して極めて容易に腐食するので、塩水噴霧試験によって磁石素体に腐食が認められるような従来の希土類磁石は、実際の使用環境においても、必ずしも耐食性に十分優れているものとはいえない。 Here, the “salt spray test” means, for example, a 5 ± 1 mass% NaCl aqueous solution (pH = 6.5 to 7.2) under a temperature condition of about 35 ° C. for 24 hours in a fine damp and dense fog state. This is done by contacting the sample and checking the corrosion state of the sample. As a factor in which corrosion is recognized in the magnet body by the salt spray test, it is considered that pinholes are generated in the protective layer (oxidation-resistant plating layer). When a pinhole is generated in the protective layer of the rare earth magnet, a corrosive substance in the atmosphere enters from the pinhole and becomes a factor that corrodes the magnet body. In particular, rare earth magnets corrode very easily due to the presence of a slight amount of corrosive substances. Therefore, conventional rare earth magnets in which corrosion is observed in the magnet body by the salt spray test are also used in actual usage environments. It cannot be said that it is necessarily excellent in corrosion resistance.
また、特許文献10においては、塩水噴霧試験に対して所定の耐性を示す旨の記載はあるものの、実際の使用環境においては必ずしも優れた耐食性を示さないことが明らかになった。
Further, in
そこで、本発明は上記事情にかんがみてなされたものであり、十分に優れた耐食性を有する磁石を得るための磁石の製造方法及びその磁石を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a magnet manufacturing method for obtaining a magnet having sufficiently excellent corrosion resistance and the magnet.
上記課題を解決する本発明の磁石の製造方法は、電解質水溶液中に、導電性を有する磁石素体を含む陽極材と、陰極材とを浸漬し、それら陽極材及び陰極材間に電流を印加することを特徴とする。 The method of manufacturing a magnet of the present invention that solves the above-mentioned problems involves immersing an anode material containing a conductive magnet body and a cathode material in an aqueous electrolyte solution, and applying a current between the anode material and the cathode material. It is characterized by doing.
このような製造方法により得られる磁石が耐食性に十分優れる要因は詳細には明らかではないが、本発明者らは以下のように考えている。ただし、要因はこれらに限定されない。 The reason why the magnet obtained by such a manufacturing method is sufficiently excellent in corrosion resistance is not clear in detail, but the present inventors consider as follows. However, the factors are not limited to these.
本発明者らは、ホウ酸塩、タングステン酸塩、リン酸塩、シュウ酸塩及びモリブデン酸などから選ばれる塩を含有する電解質水溶液において磁石(素体)を分極処理すれば、その表面上に新たな層が形成され、しかも十分な耐食性を有する磁石となることを見出した。 The inventors can polarize a magnet (element body) on the surface of an aqueous electrolyte solution containing a salt selected from borate, tungstate, phosphate, oxalate and molybdic acid. It has been found that a new layer is formed and the magnet has sufficient corrosion resistance.
磁石の腐食現象は、磁石を構成する金属の有する電子が外部に放出されて酸化されることにより起こると一般的に考えられている。この酸化される過程で金属はイオン化して外部の溶液に溶出したり、酸素や水酸化物イオンなどと化学結合して酸化物や水酸化物などの化合物を形成したりする。したがって、磁石の腐食を防止するためには、この電子放出を起こさない、あるいは抑制することが必要であると本発明者らは考えている。 It is generally considered that the magnet corrosion phenomenon occurs when electrons contained in the metal constituting the magnet are emitted to the outside and oxidized. During this oxidation process, the metal is ionized and eluted into an external solution, or chemically bonded to oxygen, hydroxide ions, etc. to form compounds such as oxides and hydroxides. Therefore, the present inventors consider that it is necessary to prevent or suppress this electron emission in order to prevent the corrosion of the magnet.
一方、金属が電解質溶液中で分極され、難溶性の腐食生成物が緻密な表面皮膜を形成すると、それ以上の腐食反応を抑制できることが一般的に知られている。この状態を不働態(不動態)といい、この状態で金属表面に形成された皮膜を不働態皮膜という。 On the other hand, it is generally known that when a metal is polarized in an electrolyte solution and a hardly soluble corrosion product forms a dense surface film, further corrosion reaction can be suppressed. This state is called a passive state (passive state), and a film formed on the metal surface in this state is called a passive state film.
以上のことから、本発明者らは、上述の本発明の製造方法により得られる磁石の表面上には、不動態皮膜が形成されると考えている。このときに形成される不働態皮膜は、主に磁石素体に含まれる金属(FeやNd)の酸化物や水酸化物(Fe部分についてはFexNdyOz、Fe(OH)3、Fe(OH)2、α−FeOOHなど、Nd部分についてはNd3O4やNd(OH)3など)であると推定しているが、電解質の成分との化学反応によって生成する化合物を含む場合もあると考えている。 From the above, the present inventors believe that a passive film is formed on the surface of the magnet obtained by the above-described production method of the present invention. The passive film formed at this time is mainly composed of oxides or hydroxides of metals (Fe and Nd) contained in the magnet body (Fe x Nd y O z and Fe (OH) 3 for the Fe part), Fe (OH) 2 , α-FeOOH, etc., where the Nd portion is presumed to be Nd 3 O 4 or Nd (OH) 3 ), but it contains a compound that is generated by a chemical reaction with an electrolyte component I think that there is also.
本発明の磁石の製造方法は、いわゆるアノード酸化という汎用性に優れた手法に用いられる公知の装置を応用可能であり、量産性に優れた製造方法である。 The manufacturing method of the magnet of the present invention can be applied to a known apparatus used in a so-called versatile technique called anodic oxidation, and is a manufacturing method excellent in mass productivity.
本発明の磁石の製造方法によると、得られる磁石の寸法は磁石素体の寸法とほぼ同程度となる。したがって、耐食性に十分優れた磁石を高い寸法精度をもって形成することが可能となる。 According to the magnet manufacturing method of the present invention, the size of the obtained magnet is approximately the same as the size of the magnet body. Therefore, it is possible to form a magnet having sufficiently excellent corrosion resistance with high dimensional accuracy.
また、本発明の磁石の製造方法は、電解質水溶液としてタングステン酸塩、リン酸塩、シュウ酸塩及びモリブデン酸塩からなる群より選ばれる1種以上の塩を含有するものを用いると好ましい。特に、タングステン酸塩、リン酸塩及びモリブデン酸塩からなる群より選ばれる1種以上の塩を含有するものを用いると、得られる磁石はその表面上にタングステン、リン及びモリブデンからなる群より選ばれる1種以上の元素を含有する不動態皮膜からなる保護層を備えるものとなり、一層耐食性に優れる。その要因としては、上述のことが推定されるが、要因はこれに限定されない。 Moreover, it is preferable that the manufacturing method of the magnet of this invention uses what contains 1 or more types of salts chosen from the group which consists of tungstate, phosphate, oxalate, and molybdate as electrolyte aqueous solution. In particular, when one containing at least one salt selected from the group consisting of tungstate, phosphate and molybdate is used, the resulting magnet is selected from the group consisting of tungsten, phosphorus and molybdenum on its surface. It is provided with a protective layer made of a passive film containing one or more elements, and is further excellent in corrosion resistance. Although the above-mentioned thing is estimated as the factor, a factor is not limited to this.
本発明の磁石は、導電性を有する磁石素体と、該磁石素体の表面上に形成され、かつ、タングステンを含有する保護層とを備えることを特徴とする。かかる磁石は、タングステンを含有する保護層により、外部からの腐食要因物質(酸素、水分、塩水、硫化物など)の磁石素体への接触を有効に防止することができる。その結果、本発明のこの磁石は十分に耐食性に優れたものとなる。 The magnet of the present invention is characterized by comprising a conductive magnet body and a protective layer formed on the surface of the magnet body and containing tungsten. Such a magnet can effectively prevent external corrosion factor substances (oxygen, moisture, salt water, sulfides, etc.) from coming into contact with the magnet body by the protective layer containing tungsten. As a result, the magnet of the present invention is sufficiently excellent in corrosion resistance.
本発明によれば、十分に優れた耐食性を有する磁石を得るための磁石の製造方法及びその磁石を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the magnet for obtaining the magnet which has the sufficiently excellent corrosion resistance, and the magnet can be provided.
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as necessary. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the positional relationship such as up, down, left and right is based on the positional relationship shown in the drawings unless otherwise specified. Further, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios.
まず、本発明の磁石の製造方法により得られる磁石の好適な実施形態の一つである希土類磁石について説明する。 First, a rare earth magnet which is one of the preferred embodiments of a magnet obtained by the magnet manufacturing method of the present invention will be described.
図1は、本実施形態に係る希土類磁石を示す概略斜視図であり、図2は図1の希土類磁石をI−I線により切断した際に現れる断面を模式的に表した図である。図1、2から明らかなとおり、この希土類磁石100は、磁石素体10と、磁石素体10の表面の全体を被覆して形成される保護層20とから構成されるものである。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a rare earth magnet according to this embodiment, and FIG. 2 is a diagram schematically showing a cross section that appears when the rare earth magnet of FIG. 1 is cut along the line II. As is clear from FIGS. 1 and 2, the
磁石素体10は、R、鉄(Fe)及びホウ素(B)を含有するものである。Rは1種以上の希土類元素を示すものであり、具体的には、長周期型周期表の3族に属するスカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)及びランタノイドからなる群より選ばれる1種以上の元素を示す。ここで、ランタノイドは、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)及びルテチウム(Lu)を指す。
The
上述した元素の磁石素体10中の組成は、該磁石素体10を焼結法により製造する場合、以下に説明するようなものであると好ましい。
The composition of the above-described elements in the
Rとしては、上述したもののうち、Nd、Pr、Ho、Tbのうち1種以上の元素を含むと好ましく、さらに、La、Sm、Ce、Gd、Er、Eu、Tm、Yb、Yのうち1種以上の元素を含んでも好ましい。 R preferably includes one or more elements of Nd, Pr, Ho, and Tb among those described above, and further includes 1 of La, Sm, Ce, Gd, Er, Eu, Tm, Yb, and Y. It is also preferable to include more than one element.
磁石素体10中のRの含有割合は、磁石素体10を構成する全原子の量に対して、8〜40原子%であると好ましい。Rの含有割合が8原子%未満では、結晶構造がα−鉄と同一構造の立方晶組織となるため、高い保磁力(iHc)を有する希土類磁石100が得られない傾向にある。また、Rの含有割合が30原子%を超えると、Rリッチな非磁性相が多くなり、希土類磁石100の残留磁束密度(Br)が低下する傾向にある。
The content ratio of R in the
磁石素体10中のFeの含有割合は、磁石素体10を構成する全原子の量に対して、42〜90原子%であると好ましい。Feの含有割合が42原子%未満であると希土類磁石100のBrが低下する傾向にあり、90原子%を超えると希土類磁石100のiHcが低下する傾向にある。
The content ratio of Fe in the
磁石素体10中のBの含有割合は、磁石素体10を構成する全原子の量に対して、2〜28原子%であると好ましい。Bの含有割合が2原子%未満であると結晶構造が菱面体組織となるため、希土類磁石100のiHcが不十分となる傾向にあり、28原子%を超えるとBリッチな非磁性相が多くなるため、希土類磁石100のBrが低下する傾向にある。
The content ratio of B in the
また、Feの一部をコバルト(Co)で置換して磁石素体10を構成してもよい。このような構成にすることにより、希土類磁石100の磁気特性を損なうことなく温度特性を改善できる傾向にある。この場合、置換後のFeとCoの含有割合は、原子基準でCo/(Fe+Co)が0.5以下であると好ましい。これよりもCoの置換量が多いと希土類磁石100の磁気特性が低下してしまう傾向にある。
Further, the
さらに、Bの一部を炭素(C)、リン(P)、硫黄(S)及び銅(Cu)からなる群より選ばれる1種以上の元素で置換して磁石素体10を構成してもよい。かかる構成にすることにより、希土類磁石100の生産性が向上し、その生産コストを削減できる傾向にある。この場合、これらC、P、S及び/若しくはCuの含有量は、磁石素体10を構成する全原子の量に対して4原子%以下であると好ましい。C、P、S及び/若しくはCuの含有量が4原子%よりも多いと、希土類磁石100の磁気特性が劣化する傾向にある。
Furthermore, even if a part of B is replaced with one or more elements selected from the group consisting of carbon (C), phosphorus (P), sulfur (S), and copper (Cu), the
また、希土類磁石100の保磁力の向上、生産性の向上及び低コスト化の観点から、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、ビスマス(Bi)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、アンチモン(Sb)、ゲルマニウム(Ge)、スズ(Sn)、ジルコニウム(Zr)、ニッケル(Ni)、ケイ素(Si)、ガリウム(Ga)、銅(Cu)及び/又はハフニウム(Hf)等のうちの1種以上の元素を添加して、磁石素体10を構成してもよい。この場合、上記元素の添加量は磁石素体10を構成する全原子の量に対して10原子%以下とすると好ましい。これらの元素の添加量が10原子%を超えると希土類磁石100の磁気特性が低下する傾向にある。
Further, from the viewpoint of improving the coercive force of the
磁石素体10中には、不可避的不純物として、酸素(O)、窒素(N)、炭素(C)及び/又はカルシウム(Ca)等が、磁石素体10を構成する全原子の量に対して3原子%以下の範囲内で含有されていてもよい。
In the
磁石素体10は、図3に示すように、実質的に正方晶系の結晶構造を有する主相50と、希土類元素を比較的多く含む希土類リッチ相60と、ホウ素を比較的多く含むホウ素リッチ相70とを含有して形成されている。磁性相である主相50の粒径は1〜100μm程度であると好ましい。希土類リッチ相60及びホウ素リッチ相70は非磁性相であり、主に主相50の粒界に存在している。これら非磁性相60、70は、磁石素体10中に通常、0.5体積%〜50体積%程度含有されている。
As shown in FIG. 3, the
磁石素体10は、例えば以下に述べるような焼結法により製造されることによって準備される。まず、上述した元素を含有する所望の組成物を鋳造し、インゴットを得る。続いて、得られたインゴットを、スタンプミル等を用いて粒径10〜100μm程度に粗粉砕し、次いで、ボールミル等を用いて0.5〜5μm程度の粒径に微粉砕して粉末を得る。
The
次に、得られた粉末を、好ましくは磁場中にて成形して成形体を得る。この場合、磁場中の磁場強度は10kOe以上であると好ましく、成形圧力は1〜5トン/cm2程度であると好ましい。 Next, the obtained powder is preferably molded in a magnetic field to obtain a molded body. In this case, the magnetic field strength in the magnetic field is preferably 10 kOe or more, and the molding pressure is preferably about 1 to 5 ton / cm 2 .
続いて得られた成形体を、1000〜1200℃で0.5〜5時間程度焼結し、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と好ましい。そして、好ましくは不活性ガス雰囲気中で、500〜900℃にて1〜5時間熱処理(時効処理)を行うことにより上述したような磁石素体10が得られる。
Subsequently, the obtained molded body is sintered at 1000 to 1200 ° C. for about 0.5 to 5 hours and rapidly cooled. The sintering atmosphere is preferably an inert gas atmosphere such as Ar gas. And preferably, the
また、磁石素体10は、上述した以外にも、例えば公知の超急冷法、温間脆性加工法、鋳造法、メカニカルアロイング法によっても用意され得る。さらに、磁石素体10は、市販のものを用意してもよい。
In addition to the above, the
保護層20は、以下に説明する希土類磁石の製造方法により得られるものである。この保護層20には、電解質溶液に含まれる金属成分が含有されていてもよい。この保護層20の膜厚は0.5μm以上であると好ましい。
The
次に、本発明の好適な実施形態に係る磁石の製造方法について説明する。本実施形態の磁石の製造方法は、電解質水溶液中に、導電性を有し、希土類元素を含有する磁石素体10を含む陽極材と、陰極材とを浸漬し、それら陽極材及び陰極材間に電流を流すものである。
Next, a method for manufacturing a magnet according to a preferred embodiment of the present invention will be described. In the magnet manufacturing method of the present embodiment, an anode material including a
本実施形態で用いられる電解質溶液(電解液)は、金属酸塩水溶液又は有機酸塩水溶液であると好ましい。金属酸塩水溶液としては、タングステン酸塩、ホウ酸塩、リン酸塩、バナジウム酸塩、タンタル酸塩、ジルコニウム酸塩、モリブデン酸塩などの水溶液が挙げられる。また、有機酸塩水溶液としては、シュウ酸塩、マレイン酸塩、フマル酸塩などの水溶液が挙げられる。 The electrolyte solution (electrolytic solution) used in the present embodiment is preferably a metal acid salt aqueous solution or an organic acid salt aqueous solution. Examples of the metal salt aqueous solution include aqueous solutions of tungstate, borate, phosphate, vanadate, tantalate, zirconate, molybdate, and the like. Examples of the organic acid salt aqueous solution include aqueous solutions of oxalate, maleate and fumarate.
これらのなかで、本実施形態で用いられる電解質溶液としては、モリブデン酸塩、タングステン酸塩、リン酸塩又はシュウ酸塩を含有するものが好ましい。これらの塩は、例えばモリブデン酸ナトリウム、タングステン酸ナトリウム及びシュウ酸ナトリウムの分極抵抗が、それぞれ1.35×104Ω・cm2、2.86×103Ω・cm2及び1.72×103Ω・cm2と比較的大きいので、これらの塩を用いて得られる磁石は本発明の効果を一層発揮できる。特に、タングステン酸塩水溶液を電解質溶液として用いると、従来の磁石に比して格段と優れた耐食性を示す磁石を形成可能となるので、更に好ましい。 Among these, the electrolyte solution used in the present embodiment is preferably one containing molybdate, tungstate, phosphate, or oxalate. These salts have, for example, sodium molybdate, sodium tungstate and sodium oxalate having polarization resistances of 1.35 × 10 4 Ω · cm 2 , 2.86 × 10 3 Ω · cm 2 and 1.72 × 10 respectively. Since it is relatively large at 3 Ω · cm 2 , magnets obtained using these salts can further exhibit the effects of the present invention. In particular, it is more preferable to use a tungstate aqueous solution as the electrolyte solution because it is possible to form a magnet that exhibits much better corrosion resistance than conventional magnets.
これらの電解質溶液に含まれる陽イオンとしては、特に限定されず、例えば、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、リチウム(Li)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)などが挙げられる。 The cation contained in these electrolyte solutions is not particularly limited, and examples thereof include sodium (Na), potassium (K), lithium (Li), magnesium (Mg), and calcium (Ca).
この電解質溶液におけるpHは、7以上になるように調整されると好ましい。電解質溶液のpHが7未満であると、磁石素体10に含まれる希土類元素などが、電解質溶液側に活性溶解しやすくなり、このことに起因して、得られる磁石の耐食性が低下する傾向にある。これは、磁石素体10に含まれる希土類元素などの活性溶解により、磁石素体10の表面上に酸化皮膜などの保護層20が形成され難くなることが要因であると本発明者らは推測しているが、要因はこれに限定されない。
The pH in the electrolyte solution is preferably adjusted to 7 or higher. If the pH of the electrolyte solution is less than 7, rare earth elements and the like contained in the
本実施形態においては、耐食性を向上させたい磁石素体10を陽極材として用いる。上述したような希土類元素を含有するR−Fe−B磁石素体10であれば導電性を有するので、特に限定されることなく陽極材として用いることができる。
In this embodiment, the
さらに、陽極材として、例えばニッケルめっきを施した鉄球(2〜10Φ)などの、耐食性を向上させたい磁石素体10以外のものを用いてもよい。このような陽極材を磁石素体10と併用することにより、素体同士が重なり合うことにより、素体に未処理領域が存在するのを防ぐことができる傾向にある。この効果は、平板状の素体の場合に特に有意に得ることができる。
Further, as the anode material, a material other than the
本実施形態において用いられる陰極材としては、耐食性を向上させたい磁石素体10との関係において、陰極として機能し得る導電性材料であれば特に限定されない。かかる陰極材としては、白金めっきチタンなどの各種金属、又は導電性酸化物等を用いることができる。
The cathode material used in the present embodiment is not particularly limited as long as it is a conductive material that can function as a cathode in relation to the
本実施形態の磁石の製造方法においては、まず、電解質溶液を回転バレル装置、振動バレル装置などが備える容器内に充填し、その電解質溶液内に、上述の陽極材(磁石素体10)及び陰極材を浸漬する。陽極材及び陰極材は、直流電源又は交流電源を介して、電気的に接続されている。 In the magnet manufacturing method of the present embodiment, first, an electrolyte solution is filled in a container included in a rotating barrel device, a vibration barrel device, and the like, and the above-described anode material (magnet body 10) and cathode are placed in the electrolyte solution. Immerse the material. The anode material and the cathode material are electrically connected via a DC power source or an AC power source.
そして、電源のスイッチを入れて、陽極材及び陰極材間に電流を印加する(流す)ことにより、陽極材である磁石素体10に対して強制的に電気的処理を施して磁石を得る。電源が直流電源の場合、その電源の負極側を陽極材に接続して、正極側を陰極材に接続すればよい。また、電源が交流電源の場合であっても、この製造方法により得られる磁石は、電気的処理を施す前の磁石素体と比較して、耐食性が向上する。
Then, by turning on the power source and applying (flowing) a current between the anode material and the cathode material, the
この際に印加する電流の電流密度及び印加時間については特に限定しないが、形成される保護層20の厚さが0.5μm以上となるように、それらの積(すなわち、電流密度×印加時間)を設定すると好ましい。これにより、得られる磁石の耐食性が更に向上する傾向にある。具体的には、電流密度が0.001〜1A/dm2であると好ましく、0.01〜0.1A/dm2であるとより好ましい。また、印加時間は10〜60分であると好ましい。
The current density and application time of the current applied at this time are not particularly limited, but their product (that is, current density × application time) so that the thickness of the
電流を印加する際の電解質溶液の温度は特に限定されないが、20〜90℃であると好ましい。この温度が20℃を下回ると保護層の硬化が過剰に進行し高い脆性を示す傾向にあり、90℃を超えると保護層の形成速度が増大するため、管理が困難となり所望の状態の保護層を得難くなる傾向にある。 Although the temperature of the electrolyte solution at the time of applying an electric current is not specifically limited, It is preferable in it being 20-90 degreeC. If this temperature is below 20 ° C., the curing of the protective layer tends to proceed excessively and tends to show high brittleness, and if it exceeds 90 ° C., the protective layer formation rate increases, making management difficult and the protective layer in a desired state. Tend to be difficult to obtain.
なお、この電流印加処理はR−Fe−B系磁石に着磁する前に行うと、所望の磁気特性を得やすくなるので好ましい。 In addition, it is preferable to perform the current application process before magnetizing the R—Fe—B magnet because it is easy to obtain desired magnetic characteristics.
このようにして得られたR−Fe−B磁石は、その表面に保護層20を備えるものとなるが、該保護層20に電解質溶液由来の成分が含有されていてもよい。例えば、電解質溶液に金属酸塩水溶液を用いる場合、金属酸塩を構成する金属が、その保護層20に含有されていてもよい。したがって、特に優れた耐食性を磁石に付与可能なタングステン酸水溶液を電解質溶液として用いると、得られる磁石の保護層20にタングステンが含有され得る。その結果、上述の製造方法により得られ、タングステンを含有する保護層20を備える磁石は、一層高い耐食性を示す傾向にある。
The R-Fe-B magnet obtained in this way is provided with the
以上説明した本実施形態の磁石の製造方法によると、陽極材である磁石素体の表面上に保護層が形成され、その保護層が緻密性に富んだものであるため、得られるR−Fe−B磁石は十分に耐食性に優れたものとなる。 According to the magnet manufacturing method of the present embodiment described above, a protective layer is formed on the surface of the magnet element body, which is an anode material, and the protective layer is rich in density. The -B magnet is sufficiently excellent in corrosion resistance.
また、このようにし保護層が形成されても、得られる磁石の磁気特性(残留磁束密度、保磁力等)は、磁石素体のものから低下し難い。したがって、当該磁石は十分に優れた磁気特性を有するものとなる。 Further, even if the protective layer is formed in this way, the magnetic properties (residual magnetic flux density, coercive force, etc.) of the obtained magnet are unlikely to deteriorate from those of the magnet body. Therefore, the magnet has sufficiently excellent magnetic properties.
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、磁石素体は、R−Fe−B磁石素体以外のものであっても、導電性を有する磁石素体であればよい。例えば、Feを他の遷移金属と完全に置換したものであってもよく、R−TM磁石素体(「TM」は遷移金属を示す。Sm−Co磁石素体など)やR−TM−N磁石素体などのその他の希土類磁石素体であってもよい。この場合、TMの具体例としては、Fe以外に、Co、Fe−Ni、Fe−Co−Niなどが挙げられる。また、Fe−Cr−Co磁石素体などの金属系磁石素体であってもよい。 The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the magnet element may be a magnet element having conductivity even if it is other than the R-Fe-B magnet element. For example, Fe may be completely substituted with another transition metal, such as an R-TM magnet element ("TM" indicates a transition metal, such as an Sm-Co magnet element) or R-TM-N. Other rare earth magnet elements such as a magnet element may be used. In this case, specific examples of TM include Co, Fe—Ni, Fe—Co—Ni and the like in addition to Fe. Further, it may be a metal-based magnet element such as an Fe—Cr—Co magnet element.
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples.
(実施例1)
粉末冶金法によって作製した14Nd−1Dy−7B−78Fe(数字は原子比)の組成を有する焼結体を、アルゴンガス雰囲気中、600℃で2時間、熱処理した後、35×35×5(mm)、約1kgの大きさに加工し、さらにバレル研磨処理により面取りを行って磁石素体を得た。
(Example 1)
A sintered body having a composition of 14Nd-1Dy-7B-78Fe (numbers are atomic ratio) prepared by powder metallurgy is heat-treated at 600 ° C. for 2 hours in an argon gas atmosphere, and then 35 × 35 × 5 (mm ), Processed to a size of about 1 kg, and further chamfered by barrel polishing to obtain a magnet body.
次いで、得られた磁石素体を3%硝酸中で5分間浸漬し、超音波水洗して前処理した。 Subsequently, the obtained magnet body was immersed in 3% nitric acid for 5 minutes, washed with ultrasonic water and pretreated.
次に、電解質溶液として0.1Mのシュウ酸ナトリウム水溶液(pH=7.1)を常法により調製し、この水溶液を回転バレル装置の容器(有底円柱状、直径300mm、長さ400mm)に充填した。さらに、この容器中の上記電解質水溶液に、陰極材として白金被覆チタンメッシュ(400mm×500mm×2mm)を浸漬し、陽極材として上記磁石素体及びニッケルめっきを施した鉄球(3Φ球、4kg)を浸漬した。 Next, a 0.1 M aqueous solution of sodium oxalate (pH = 7.1) was prepared as an electrolyte solution by a conventional method, and this aqueous solution was placed in a container of a rotating barrel device (bottom cylindrical shape, diameter 300 mm, length 400 mm). Filled. Furthermore, a platinum-coated titanium mesh (400 mm × 500 mm × 2 mm) as a cathode material is immersed in the electrolyte aqueous solution in the container, and the magnet body and nickel-plated iron ball (3Φ sphere, 4 kg) as an anode material. Soaked.
そして、回転バレル装置の回転数を6回/分に設定し、室温環境下で上記陽極材及び陰極材間に平均電流密度が0.03A/dm2となるように電流を流し、磁石素体を10分間分極して実施例1の磁石を得た。 The rotational speed of the rotating barrel device is set to 6 times / minute, and a current is passed between the anode material and the cathode material in a room temperature environment so that the average current density is 0.03 A / dm 2. Was magnetized for 10 minutes to obtain the magnet of Example 1.
得られた磁石を水洗乾燥した後、加湿高温試験(PCT試験、120℃、2気圧、100時間)を行ったところ、磁石に外観異常及び重量減少は認められなかった。 When the obtained magnet was washed with water and dried, a humidified high-temperature test (PCT test, 120 ° C., 2 atm, 100 hours) was performed, and no abnormal appearance and weight reduction were observed in the magnet.
(実施例2)
電解質溶液として0.1Mのタングステン酸ナトリウム水溶液(pH=8.4)を用い、平均電流密度を1A/dm2とした以外は実施例1と同様にして、実施例2の磁石を得た。得られた磁石を水洗乾燥した後、加湿高温試験(PCT試験、120℃、2気圧、100時間)を行ったところ、磁石に外観異常及び重量減少は認められなかった。
(Example 2)
A magnet of Example 2 was obtained in the same manner as Example 1 except that a 0.1 M sodium tungstate aqueous solution (pH = 8.4) was used as the electrolyte solution and the average current density was 1 A / dm 2 . When the obtained magnet was washed with water and dried, a humidified high-temperature test (PCT test, 120 ° C., 2 atm, 100 hours) was performed, and no abnormal appearance and weight reduction were observed in the magnet.
(実施例3)
電解質溶液として0.1Mのリン酸ナトリウム水溶液(pH=6.75)を用い、平均電流密度を0.02A/dm2とした以外は実施例1と同様にして、実施例3の磁石を得た。得られた磁石を水洗乾燥した後、加湿高温試験(PCT試験、120℃、2気圧、100時間)を行ったところ、磁石に外観異常及び重量減少は認められなかった。
(Example 3)
A magnet of Example 3 was obtained in the same manner as in Example 1 except that a 0.1 M aqueous sodium phosphate solution (pH = 6.75) was used as the electrolyte solution and the average current density was 0.02 A / dm 2. It was. When the obtained magnet was washed with water and dried, a humidified high-temperature test (PCT test, 120 ° C., 2 atm, 100 hours) was performed, and no abnormal appearance and weight reduction were observed in the magnet.
(実施例4)
電解質溶液として0.1Mのモリブデン酸ナトリウム水溶液(pH=7.3)を用い、平均電流密度を0.02A/dm2とした以外は実施例1と同様にして、実施例4の磁石を得た。得られた磁石を水洗乾燥した後、加湿高温試験(PCT試験、120℃、2気圧、100時間)を行ったところ、磁石に外観異常及び重量減少は認められなかった。
Example 4
A magnet of Example 4 is obtained in the same manner as in Example 1 except that a 0.1 M sodium molybdate aqueous solution (pH = 7.3) is used as the electrolyte solution and the average current density is 0.02 A / dm 2. It was. When the obtained magnet was washed with water and dried, a humidified high-temperature test (PCT test, 120 ° C., 2 atm, 100 hours) was performed, and no abnormal appearance and weight reduction were observed in the magnet.
(比較例1)
実施例1と同様にして得られた磁石素体を、リン酸塩及びモリブデン酸塩を含む化成処理液(pH=5.0)に50℃、10分間浸漬して、化成処理を施した比較例1の磁石を得た。得られた磁石を水洗乾燥した後、加湿高温試験(PCT試験、120℃、2気圧、100時間)を行ったところ、磁石に外観異常(発錆)が認められた。
(Comparative Example 1)
Comparison in which the magnet body obtained in the same manner as in Example 1 was immersed in a chemical conversion treatment solution (pH = 5.0) containing phosphate and molybdate at 50 ° C. for 10 minutes for chemical conversion treatment. The magnet of Example 1 was obtained. The obtained magnet was washed with water and dried, and then a humidified high temperature test (PCT test, 120 ° C., 2 atm, 100 hours) was performed. As a result, abnormal appearance (rusting) was observed in the magnet.
10…磁石素体、20…保護層、100…磁石。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
該磁石素体の表面上に形成され、かつ、タングステン、リン及びモリブデンからなる群より選ばれる1種以上の元素を含有する保護層と、
を備えることを特徴とする磁石。 A magnet body having conductivity;
A protective layer formed on the surface of the magnet body and containing one or more elements selected from the group consisting of tungsten, phosphorus and molybdenum;
A magnet comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004104594A JP2005294381A (en) | 2004-03-31 | 2004-03-31 | Magnet and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014063772A (en) * | 2012-09-19 | 2014-04-10 | Toyota Motor Corp | Methods of manufacturing oriented magnet and rare-earth magnet |
JP2017039960A (en) * | 2015-08-18 | 2017-02-23 | 学校法人福岡工業大学 | Neodymium recovery method |
-
2004
- 2004-03-31 JP JP2004104594A patent/JP2005294381A/en not_active Withdrawn
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