JP2005310975A - 焼結ネオジム磁石および製造方法、回転電機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】水蒸気処理雰囲気がH2OとH2の分圧比でlog(pH2O/pH2)>1であり、水蒸気処理温度は、300℃〜700℃であれば、Fe3O4酸化物層20とこのFe3O4酸化物層20上に形成されたFe2O3酸化物層30とを含む高級酸化物層40を有し、前記高級酸化物層40は、かつ、前記Fe3O4酸化物層20の平均の厚さが、前記Fe2O3酸化物層30の平均の厚さよりも厚いという焼結ネオジム磁石100が形成できる。緻密なFe3O4酸化物層20を厚くできることで耐食性が向上する。
【選択図】図4
Description
(1)本発明者は、鉄を主成分として含む焼結ネオジム磁石の表面の防錆処理において、防錆処理のための表面の酸化物層にFeOが含まれると、FeOの存在により緻密な酸化物層の形成ができず、焼結ネオジム磁石の耐食性が劣ることを見出した。すなわち、FeOは緻密さに欠け、ポーラスなため、磁石母体を腐食させる要因となりやすく、上記特許文献4では耐食性が不十分である。したがって、FeOを含まない酸化物層の形成ができないかということを検討した。
本発明者は上記「発明の経緯1」で見出した焼結ネオジム磁石の製造工程のさらなる改善を見出した。改善点は以下の(1)および/または(2)である。
「焼結ネオジム磁石の製造」
焼結ネオジム磁石のネオジ合金塊を粉砕する。主相の成分は、鉄を75原子パーセントから85原子パーセント、硼素を3原子パーセントから10原子パーセント、Nd、Pr、Dy、Ho、Tbの希土類元素のうち少なくとも1種以上を5原子パーセントから20原子パーセントを含む。この配合比率であれば磁気特性が向上する。粉砕されたネオジ合金塊を母合金粉末とし、この母合金粉末を磁場成形装置を用いて金型成形する。磁場成形装置はRIP(Rubber Isostatic Pressing)法、金型プレス法、静水圧成形法などを適用した装置など一般的なものを用いることができる。金型成形された母合金粉末を1100℃程で焼結し、焼結ネオジム磁石を製造する。
「表面被覆層が形成された焼結ネオジム磁石の製造」
防錆処理として酸化被膜上にめっき、CVD蒸着層(例えばTiNを蒸着)、PVD蒸着層(例えばAlを蒸着)、塗装、樹脂コートのうち少なくとも1つからなる表面被覆層で表面被覆処理を行う。これらはNiメッキ、アルミクロメート、カチオン電着塗装、樹脂コート等の一般的なものを用いることができる。
表2に焼結ネオジム磁石の耐食性試験の結果を示す。水蒸気処理の処理雰囲気(H2OとH2の分圧比:log(pH2O/pH2))、水蒸気処理温度を変化させて行った。なお、評価は耐食性試験とX線回折による定性解析により評価した。X線回折結果のピークデータの一例を図1に示す。
表2より、H2OとH2の分圧比でlog(pH2O/pH2)>1であり、水蒸気処理温度は、300℃〜700℃であれば好適な耐食性を示すネオジム磁石を提供できることがわかる。またX線回折結果のFeOピークが観察されないことから、形成される酸化物層は高級酸化物層であって、FeOを含まないことがわかる。さらに水蒸気処理雰囲気は、H2OとH2の分圧比でlog(pH2O/pH2)>0であり、水蒸気処理温度は、450℃〜600℃であればより好適な耐食性であることがわかる。
図2、図3は本発明の焼結ネオジム磁石100を腐食環境で試験した後の断面図の写真である。図4は図1および図2の断面図の写真の模式図である。
図2:信越化学製 N39UH 3%ナイタルエッチ
水蒸気処理条件 エアー導入にて昇温20分 530℃ 20分保持
図3:住友特殊金属製 NEOMAX 38VH 3%ナイタルエッチ
水蒸気処理条件 エアー導入にて昇温30分 550℃ 90分保持 蒸気導入
処理炉内部サイズ φ700×1000mm ボイラー能力 394kg/m3
図2、図3とも表面の高級酸化物層40により、磁石母体80が有効に保護されていることがわかる。
Claims (12)
- 鉄を主成分として含有する焼結ネオジム磁石であって、
磁石表面部に、Fe3O4酸化物層とこのFe3O4酸化物層上に形成されたFe2O3酸化物層とを含む高級酸化物層を有し、
前記高級酸化物層は、FeO酸化物を実質的に含まず、かつ、前記Fe3O4酸化物層の平均の厚さが、前記Fe2O3酸化物層の平均の厚さよりも厚い焼結ネオジム磁石。 - 前記高級酸化物層は気孔を有し、この気孔が前記高級酸化物層を貫通していない構造を有する請求項1に記載の焼結ネオジム磁石。
- 前記高級酸化物層の平均の厚さが3μm〜20μmである請求項1または2に記載の焼結ネオジム磁石。
- 前記焼結ネオジム磁石組織は正方晶の主相と粒界相とからなり、
前記主相の成分は、
鉄を75原子パーセントから85原子パーセント、
硼素を3原子パーセントから10原子パーセント、
Nd、Pr、Dy、Ho、Tbの希土類元素のうち少なくとも1種以上を5原子パーセントから20原子パーセントを含む請求項1から3のいずれか1つに記載のネオジム磁石。 - さらに、
前記高級酸化物層上にめっき、CVD蒸着層、PVD蒸着層、塗装、樹脂コートのうち少なくとも1つからなる表面被覆層を有し、
前記高級酸化物層の厚さが3μm〜20μmである請求項1から4のいずれか1つに記載の焼結ネオジム磁石。 - 焼結ネオジム磁石の表面に高級酸化物層を形成する製造方法であって、
母合金粉末から焼結磁石の成形体が成形される成形工程と、
この成形体を焼結する焼結工程と、
この焼結体を水蒸気処理する水蒸気処理工程とを含み、
前記水蒸気処理工程について、
水蒸気処理雰囲気は、H2OとH2の分圧比でlog(pH2O/pH2)>1であり、
水蒸気処理温度は、300℃〜700℃である製造方法。 - 前記水蒸気処理工程に代えて、
水蒸気処理雰囲気は、H2OとH2の分圧比でlog(pH2O/pH2)>0であり、
水蒸気処理温度は、450℃〜600℃である請求項6に記載の製造方法。 - 前記焼結工程と前記水蒸気処理工程との間に、
さらに、
前記焼結体を切削、研削、研磨する機械加工工程と、
非酸化雰囲気にて時効処理を行う時効処理工程を含む請求項6または7に記載の製造方法。 - 前記焼結工程と前記水蒸気処理工程との間であって、
さらに、
前記焼結工程後に、前記焼結体を切削、研削、研磨等の機械加工工程を行わず、非酸化雰囲気にて行う時効処理工程を含む請求項6または7に記載の製造方法。 - 前記時効処理工程と前記水蒸気処理工程を同時に行うことで、
前記時効処理工程の熱を利用して前記水蒸気処理温度に調整し、
前記非酸化雰囲気を前記水蒸気処理雰囲気に調整する請求項8または9に記載の製造方法。 - 前記時効処理工程と前記水蒸気処理工程とを同時に行う請求項10に記載の製造方法。
- 請求項1から5のいずれか1つに記載の焼結ネオジム磁石を備える回転電機。
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