JP2006332311A - ボンド磁石 - Google Patents

Abstract

【課題】耐食性と機械的強度に優れるとともに、寸法精度に優れるボンド磁石を提供する。
【解決手段】ボンド磁石は、内径をＤ1、長さをＬとしてＬ／Ｄ1が０．１〜４の範囲にあるリング状の磁性成形体の表面に無電解メッキによる金属皮膜が形成されている。磁性成形体は希土類系合金磁性粉と合成樹脂バインダで構成することができる。金属皮膜はＮｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｓｎのうちのいずれか、ないしこれらのいずれかを主成分とする合金で構成することができる。磁性成形体と金属皮膜の間に無機系微粉末を介在させると好い。上記金属皮膜上にさらにクロメート皮膜を形成することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明はボンド磁石に関し、特に、耐食性と寸法精度に優れたボンド磁石に関する。

希土類ボンド磁石はフェライト系ボンド磁石に比べて格段に優れた磁気特性を有することから注目されているが、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系やＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系の原料磁性粉は純鉄を含むために錆を生じやすいという欠点がある。そこで、従来はスプレー塗装や樹脂塗装で成形体の表面の塗膜を形成することによって錆を防止している。しかし、近年においては、希土類ボンド磁石をＨＤＤスピンドルモータ等へ適用するに際して耐食性や機械的強度の向上がより強く要請されており、例えば特許文献１には電気メッキによって成形品表面を金属膜で被覆することが提案されている。
特開２０００−９１１１２

ところが、ＨＤＤスピンドルモータ等で多用されるリング状の磁性成形体に電気メッキを施すと、ドッグボーン効果でエッジ部に局部的に厚くメッキが形成され、あるいはリング内周とリング外周のメッキ膜厚に大きな差を生じて、小型化が著しい上記モータ等への用途において寸法管理が困難になるという問題があった。

そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、耐食性と機械的強度に優れるとともに、寸法精度に優れるボンド磁石を提供することを目的とする。

本発明のボンド磁石は、内径をＤ1、長さをＬとしてＬ／Ｄ1が０．１〜４の範囲にあるリング状の磁性成形体の表面に無電解メッキによる金属皮膜が形成されているものである。ここで、リング状には円形のみならず角形も含まれる。本発明においては、無電解メッキによる金属皮膜の厚み（メッキ厚）が、磁性成形体の内周面と外周面でほぼ同一になる上に、エッジ部でメッキ厚が厚くなるということもないから、耐食性と機械的強度が優れる金属皮膜を高い寸法精度で得ることができる。なお、Ｌ／Ｄ1が４より大きいと長尺でリング穴が小さい形となるから、リング内周のメッキ膜厚がリング外周のメッキ膜厚に比して極端に薄くなって寸法管理が困難になる。またＬ／Ｄ1が０．１より小さいと、磁性成形体が肉薄で開口度が大きく長さの短い形となり、製造工程で破損しやすくなって現実的でない。

上記磁性成形体はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系やＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系等の希土類系合金磁性粉と合成樹脂バインダとで構成することができる。また、上記金属皮膜はＮｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｓｎのうちのいずれか、ないしこれらのいずれかを主成分とする合金で構成することができる。また、上記磁性成形体と金属皮膜の間に無機系微粉末を介在させると好い。さらに、上記金属皮膜上にさらにクロメート皮膜を形成することができる。

本発明のボンド磁石の製造方法では、内径をＤ1、長さをＬとしてＬ／Ｄ1が０．１〜４の範囲となるリング形状の磁性成形体を成形し、当該磁性成形体の表面に無電解メッキによって金属皮膜を形成する。

本発明によれば耐食性と機械的強度、並びに寸法精度に優れたボンド磁石を得ることができる。

磁性成形体は図１に示すように内径Ｄ1、外径Ｄ2、長さＬの円形リング状に成形される。磁性成形体は、例えば希土類系合金磁性粉と合成樹脂バインダで構成され、その表面には無機系微粉末を被覆して成形過程で生じる空孔を封止し、メッキ浴液が成形体内部に侵入することを防止する。その後、必要に応じて成形体の表面に触媒化処理をして無電解メッキ反応のための核を形成する。無電解メッキによる金属皮膜の形成の後、さらにクロメート処理をして金属皮膜をクロメート皮膜で覆うことにより、メッキ表面の微細なピンホールを封止し、光沢を長期間保持することができる。

希土類合金磁性粉としてはＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系あるいはＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系のものが使用できる。上記磁性粉単独でも良いが組み合わせて使うのも差し支えない。磁性粉は純鉄を構成元素に含むため、成形加工中や製品使用段階での酸化を防止する目的でカップリング処理を行う。使用するカップリング剤としてはシラン系のγ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン等、アルミニウム系のアセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート、あるいはジルコニウム系のジルコニウムトリブトキシステアレート等が使用できる。

カップリング処理した磁性粉を合成樹脂バインダと混合、成形する。使用する合成樹脂としてはナイロン６、ナイロン１２、ポリエチレン、塩素化ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、あるいはビスフェノール型やノボラック型の各種エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂等の熱硬化性樹脂が使用できる。熱可塑性樹脂をバインダに使用する場合、磁性粉と混合後、混練造粒を経て射出成形あるいは押出し成形によりリング状の磁性成形体（ボンド磁石）とする。熱硬化性樹脂の場合は、磁性粉と混合後、粉末状態にて圧縮成形によりリング状のグリーン成形体を得、この後、加熱処理にて硬化させてボンド磁石の成形を完成させる。

リング状に成形されたボンド磁石には微細な空孔が表面に存在しているため、無機系微粉末でボンド磁石の表面を被覆する。この無機系微粉末としてはカーボン、マイカ、タルク、炭酸カルシウム等が使用できる。被覆の方法は、振動バレル内にボンド磁石、振動メディアと無機系微粉末を充填する方法や、溶剤に無機系微粉末を分散させた液体中に浸漬する方法が採用できる。無機系微粉末を被覆したのち塩化パラジウム溶液に浸漬して無電解メッキでの金属析出を促進させるための触媒化処理をおこなうことが好ましい。

無電解メッキの金属種はＮｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｓｎのいずれか、又はこのうちのいずれかを主成分とする合金、たとえばＮｉ−Ｐ，Ｎｉ−Ｂ，Ｎｉ−Ｐ−Ｗ，Ｎｉ−Ｃｏ−Ｐなどが使用できる。メッキに際しては市販のメッキ浴が使用できるが独自に調合した浴を使用することもできる。無電解メッキ浴は、塩化物や硫酸塩などの金属塩類、ヒドラジン、リン酸水素ナトリウムなどの還元剤、アンモニア、クエン酸などのさっ化剤、ＰＨ調整剤、緩衝剤などを含むものが使用できる。

無電解メッキは電解メッキと異なり、リング形状の内周、外周、コーナー部の金属析出厚のバラツキがなく、均一な仕上がりが可能となる。無電解メッキされたボンド磁石はＣｒ3+イオンを含有する化成処理液によってクロメート処理されて、還元されたＣｒ金属の皮膜（クロメート皮膜）が磁石表面に形成される。この処理により、無電解メッキ単独の場合よりもさらに耐食性、外観が改善される。無電解メッキ層とクロメート皮膜の全体厚みは４〜５０μｍが好ましい。４μｍ以下ではメッキの一部に空孔が生じ、防食効果の点で好ましくない。また５０μｍ以上では磁石基材とモータのステータとの距離が離れ十分なトルクが得られないという点で好ましくない。

表１を参照しつつ本発明の実施例と比較例について以下に説明する。
（実施例１） 超急冷法にて製造されたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金磁性粉を平均粒径６０μｍに粉砕し、γ−アミノプロピルトリエトキシシランを０．１ｗｔ％濃度で処理したのち、ノボラック型エポキシ樹脂と混合、乾燥し、磁性粉重量比率９３ｗｔ％の混合物を得た。これを圧縮成形機を用いて、１０ｔｏｎ／ｃｍ2の加圧力にて外径（Ｄ2）２．５ｍｍ，内径（Ｄ1）０．８ｍｍ，長さ（Ｌ）１．２ｍｍのリング状磁性成形体を製作し、１８０℃で加熱硬化させてボンド磁石とした。次に振動バレルを用い、振動メディアとしてφ３ｍｍのＳＵＳ製鋼球を使用して、上記ボンド磁石に、無機系微粉末としてカーボンパウダを被覆した。この後、表２に示す組成の無電解メッキ浴中にてＮｉ皮膜を磁石表面に析出させた。そして、クロメート処理として、Ｃｒ3+を含有する化成処理液に浸漬させてＮｉ皮膜の上にＣｒ皮膜を析出させた。ボンド磁石のＬ／Ｄ1は１．５であった。本実施例ではリング外周のメッキ厚は１２μｍ、リング内周のメッキ厚は１０μｍとなり、リング内周にもリング外周と同程度の十分な厚みの金属皮膜が形成される結果、所定の環境試験を行っても錆を生じることはなかった。ここで、上記環境試験の条件は、８０℃×９５％ＲＨ（相対湿度）×４８０Ｈｒ（時間）で、以下、同様である。

（実施例２）実施例１と同様の方法で、外径（Ｄ2）２．５ｍｍ，内径（Ｄ1）０．８ｍｍ，長さ（Ｌ）３ｍｍのリング状磁性成形体を製作し、これを加熱硬化させてボンド磁石とした。この場合のボンド磁石のＬ／Ｄ1は３．７５であり、これに、実施例１と同様の方法で無電解Ｎｉメッキおよびクロメート処理を施した。本実施例では、リング外周のメッキ厚が１２μｍ、リング内周のメッキ厚は９μｍで、リング内周にもリング外周と同程度の十分な厚みの金属皮膜が形成され、この結果、所定の環境試験を行っても錆を生じることはなかった。

（実施例３）超急冷法にて製造されたＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金磁性粉を平均粒径４５μｍに粉砕し、γ−アミノプロピルトリエトキシシランを０．１ｗｔ％濃度で処理したのち、ナイロン１２と混合混練し造粒して、射出成形により外径（Ｄ2）２１ｍｍ，内径（Ｄ1）１９ｍｍ，長さ（Ｌ）３ｍｍのリング状磁性成形体（ボンド磁石）を製作した。これに実施例１と同様の方法で無電解Ｎｉメッキおよびクロメート処理を施した。ボンド磁石のＬ／Ｄ1は０．１６であった。本実施例では、リング外周のメッキ厚が１２μｍ、リング内周のメッキ厚は１０μｍで、リング内周にもリング外周と同程度の十分な厚みの金属皮膜が形成され、この結果、所定の環境試験を行っても錆を生じることはなかった。

（実施例４）実施例１における無機系微粉末で被覆したボンド磁石に対し、無電解メッキに先立って有機パラジウムを含有する溶液に浸漬することによって触媒化処理を行い、この後、実施例１と同様の無電解Ｎｉメッキおよびクロメート処理をおこなった。本実施例では、リング外周のメッキ厚が１２μｍ、リング内周のメッキ厚は１１μｍで、リング内周の金属皮膜厚はリング外周の皮膜厚にさらに近づく。この結果、所定の環境試験を行っても錆を生じることはなかった。

（実施例５）実施例１における無機系微粉末で被覆したボンド磁石に対し、無電解メッキに先立って有機パラジウムを含有する溶液に浸漬することにより触媒化処理を行った。この後、表３に示す浴組成にて無電解Ｃｕメッキ、さらに表２の浴による無電解Ｎｉメッキを行った上、クロメート処理を行った。本実施例では、リング内周のメッキ厚がリング外周のメッキ厚と同一の１２μｍとなり、さらに均一な膜厚が得られる。この結果、所定の環境試験を行っても錆を生じることはなかった。

（比較例１）本比較例では、磁性成形体の外径（Ｄ2）および内径（Ｄ1）を実施例１と同一とし、長さ（Ｌ）のみを４ｍｍとして、実施例１と同一の工程でメッキ皮膜とクロメート皮膜を形成したボンド磁石を得た。ボンド磁石のＬ／Ｄ1は５．００である。本比較例では、リング外周のメッキ厚が１２μｍであるのに対してリング内周のメッキ厚は４μｍとなって、金属皮膜が内周側で非常に薄くなる。このため、所定の環境試験下ではリング内周に錆を生じた。

（比較例２）本比較例では、磁性成形体の外径（Ｄ2）および内径（Ｄ1）を実施例１と同一とし、長さ（Ｌ）のみを５ｍｍとして、実施例１と同一の工程でメッキ皮膜とクロメート皮膜を形成したボンド磁石を得た。ボンド磁石のＬ／Ｄ1は６．２５である。本比較例では、リング外周のメッキ厚が１２μｍであるのに対してリング内周のメッキ厚は２μｍとなって、金属皮膜が内周側で非常に薄くなり、所定の環境試験下でリング内周に錆を生じた。

（比較例３）本比較例では実施例１と同一工程で、Ｌ／Ｄ1が１．５の同一外形の磁性成形体を得た。その後、Ｎｉメッキ皮膜を電解メッキで形成し、クロメート皮膜を形成してボンド磁石とした。本比較例では、リング外周のメッキ厚が１２μｍであるのに対してリング内周のメッキ厚は４μｍとなり、金属皮膜が内周側で非常に薄くなるため、所定の環境試験下ではリング内周に錆を生じた。

磁性成形体の全体斜視図である。

Claims (5)

1. 内径をＤ1、長さをＬとしてＬ／Ｄ1が０．１〜４の範囲にあるリング状の磁性成形体の表面に無電解メッキによる金属皮膜が形成されているボンド磁石。
2. 前記磁性成形体は希土類系合金磁性粉と合成樹脂バインダで構成されている請求項１に記載のボンド磁石。
3. 金属皮膜はＮｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｓｎのうちのいずれか、ないしこれらのいずれかを主成分とする合金で構成した請求項１または２に記載のボンド磁石。
4. 前記磁性成形体と前記金属皮膜の間に無機系微粉末を介在させてある請求項１ないし３のいずれかに記載のボンド磁石。
5. 前記金属皮膜上にさらにクロメート皮膜が形成されている請求項１ないし４のいずれかに記載のボンド磁石。

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