JP2016082142A - 磁石部材 - Google Patents

Abstract

【課題】磁石素体の表層部で不純物相が生成するような高温などの環境下においても、磁石素体とめっき膜との密着性と耐湿性を兼ね備えた磁石部材を提供する。
【解決手段】磁石部材３０は、Ｆｅ_１６Ｎ_２を含む窒化鉄磁石の磁石素体３２の表層部にα‐ＦｅまたはＦｅ_４Ｎのうち少なくとも一方を合計５０質量％以上含み、磁石素体を被覆するめっき膜３４を備える。めっき膜３４はＮｉを含み、磁石素体３２の容易磁化方向Ｍを垂線にもつ磁石部材３０の面の周縁部３８に位置するめっき膜３４中の硫黄の含有率が、面の中央部３６に位置するめっき膜３４中の硫黄の含有率よりも低い。
【選択図】図２

Description

本発明は、磁石部材に関する。

Ｆｅ_１６Ｎ_２を含む窒化鉄磁石は、その磁気特性が高いことや希土類を使用しない環境配慮面から注目されている。しかしながら、Ｆｅ_１６Ｎ_２を含む窒化鉄磁石は、酸化されやすいため、比較的耐湿性が低い。磁石の腐食は磁気特性の劣化及びばらつきを招く。この問題を解消するため、耐湿性を有する保護膜としてめっき膜を磁石の表面に形成する方法が広く採用されている。優れた耐湿性を得るために、磁石素体とめっき膜との密着性が十分である必要があり、たとえば下記特許文献１では、磁石素体の表面をＳｎめっき膜で被覆し、その上をＮｉまたはＮｉ合金めっき膜で被覆する方法が提案されている。

特開平５−１０９５１９号公報

上記特許文献１に記載の方法は、Ｎｉめっき皮膜の表面に別の皮膜を積層形成するための新たな工程が必須となり、製造工程の煩雑化やコストアップを伴うことが懸念される。さらに、特許文献１の磁石素体は、ＲＥ−Ｂ−Ｆｅ系焼結希土類磁石またはＲＥ−ＴＭ−Ｂ系熱間加工希土類磁石について提案されているものである。Ｆｅ_１６Ｎ_２を含む窒化鉄磁石において、Ｆｅ_１６Ｎ_２は準安定化合物であることから、Ｆｅ_４Ｎやα−Ｆｅといった不純物相の生成が起こる場合がある。めっき膜で被覆されたＦｅ_１６Ｎ_２を含む窒化鉄磁石において、磁石素体の表層部で不純物相が生成すると、磁石素体とめっき膜との界面にひずみが発生し、磁石素体とめっき膜との密着性が低下する。これにより、磁石素体とめっき膜との間に生じた隙間から水分が侵入することとなり、耐湿性が低下する。

本発明は上記を鑑みてなされたものであり、磁石素体とめっき膜との高い密着性および耐湿性とを兼ね備えた磁石部材を提供することを目的とする。

本発明に係る磁石部材は、Ｆｅ_１６Ｎ_２を含む窒化鉄磁石の磁石素体表層部にα‐ＦｅまたはＦｅ_４Ｎのうち少なくとも一方を合計５０質量％以上含み、前記磁石素体と、前記磁石素体を被覆するめっき膜によって構成される。

上記本発明に係る磁石部材は、磁石素体にめっき膜で被覆した場合に、磁石素体の表層部で不純物相が生成するような高温などの環境下においても、磁石素体とめっき膜との密着性および耐湿性を維持することができる。

本発明によれば、磁石素体の表層部で不純物相が生成するような高温などの環境下においても、磁石素体とめっき膜との高い密着性と耐湿性を兼ね備えた磁石部材が提供される。

本発明の一実施形態に係る磁石部材の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る磁石部材の、磁石素体の容易磁化方向に平行な概略断面図である。 本発明の一実施形態に係る磁石部材の表面のうち、磁石素体の容易磁化方向を垂線にもつ面を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る磁石部材がボイスコイルモータ用ヨークの表面に接着された状態を示す概略図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は下記の実施形態に限定されるものではない。

（磁石部材）
図１〜３に示すように、本実施形態に係る磁石部材３０は、磁石素体３２と、磁石素体３２の表面全体を被覆するめっき膜３４と、を備える。磁石素体３２は扇形の板である。ただし、磁石素体３２の形状は扇形に限定されない。磁石素体３２の寸法は、磁石素体３２の形状に関わらず一般的に縦４〜５０ｍｍ×横５〜１００ｍｍ×厚さ０．５〜１０ｍｍ程度である。めっき膜３４の厚さの平均値は、１〜３０μｍ程度であればよい。

磁石素体３２はＦｅ_１６Ｎ_２を含む窒化鉄磁石より構成される。なお、Ｆｅ_１６Ｎ_２を含む窒化鉄磁石は、必要に応じて、Ｍｎ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｗ，Ｍｏ，Ｖ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｓｉ，Ｃｕ，Ａｌ及びＢｉ等の他の元素を更に含んでもよい。

磁石素体３２の表層部は、α‐ＦｅまたはＦｅ_４Ｎのうち少なくとも一方を合計５０質量％以上含む。ここで表層部とは、磁石素体表面から５０μｍの深さまでの領域を意味する。α‐ＦｅやＦｅ_４Ｎは、Ｆｅ_１６Ｎ_２よりも熱的に安定であるため、磁石素体の表層部で不純物相が生成するような高温などの環境下においても、磁石素体とめっき膜との密着性を維持できる。磁石素体とめっき膜との高い密着性により、高い耐湿性を維持することが可能となる。なお、Ｆｅ_１６Ｎ_２を含む窒化鉄磁石において、α‐ＦｅまたはＦｅ_４Ｎの割合が増加することで磁気特性が悪化する要因となりうるが、磁石素体の表層部のみであればその限りではない。なお、かかる効果を十分に得るためには、磁石素体３２の表層部に含まれる、α‐ＦｅまたはＦｅ_４Ｎのうち少なくとも一方の合計値は、７５質量％以上が好ましい。

めっき膜３４は、Ｎｉ単体又はＮｉ合金から構成される。めっき膜３４は、磁石素体３２の腐食を防止するための保護膜として機能する。

また、部品との高い接着性が求められる場合は、前記めっき膜中の硫黄量を制御することが効果的である。

具体的に、磁石部材３０の扇形の表面Ｓは、磁石素体３２の容易磁化方向Ｍを垂線にもつ。換言すれば、磁石部材３０の表面Ｓの法線方向（ｎｏｒｍａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）が、磁石素体３２の容易磁化方向Ｍと平行である。なお、表面Ｓは平面であっても曲面であっても良い。曲面である表面Ｓ内のある点（例えば重心）の垂線が容易磁化方向Ｍと平行である場合、表面Ｓは、容易磁化方向Ｍを垂線にもつ面とみなす。

面Ｓの周縁部３８に位置するめっき膜３４中の硫黄の含有率［Ｓ］_Ｍは、面Ｓの中央部３６に位置するめっき膜３４中の硫黄の含有率［Ｓ］_Ｃよりも低い。ここで中央部３６とは、周縁部３８に囲まれた領域を意味する。中央部３６及び周縁部３８は下記のように定義してもよい。まず、表面Ｓの輪郭（図形Ａ）を５０％の縮小率で相似変換した図形（図形Ｂ）を想定する。次に、図形Ｂの重心を図形Ａの重心と一致させ、かつ図形Ｂの各辺とそれらに対応する図形Ａの各辺とが平行になるように、図形Ｂを図形Ａに重ねる。このとき、図形Ｂで表される領域は中央部と定義される。また、図形Ｂの外側であり、かつ図形Ａの内側である領域は、周縁部と定義される。

周縁部３８に位置するめっき膜３４中の硫黄の含有率［Ｓ］_Ｍは、中央部３６（例えば表面Ｓの重心）に位置するめっき膜中の硫黄の含有率［Ｓ］_Ｃの０．８０〜０．９５倍であることが好ましい。これにより、磁石部材の耐湿性及び接着性が向上し易くなる。なお、［Ｓ］_Ｃは１００〜３０００質量ｐｐｍ程度であり、［Ｓ］_Ｍは５０〜２０００質量ｐｐｍ程度である。［Ｓ］_Ｃが高いほど接着性が良好となる傾向がある。［Ｓ］_Ｃが低いほど接着性が低下する傾向がある。［Ｓ］_Ｍが高いほど耐湿性が劣化する傾向がある。つまり、［Ｓ］_Ｍが低いほど耐湿性が向上する傾向がある。また、［Ｓ］_Ｍ及び［Ｓ］_Ｃが、例えば２０質量ｐｐｍを下回るほど過少の場合、めっき膜３４の硬度が低下する傾向にある。すなわち、めっき膜３４に傷がつき易く傷部が腐食の原因となる恐れがある。一方、［Ｓ］_Ｍ及び［Ｓ］_Ｃが、例えば５０００質量ｐｐｍを上回るほど過多の場合、めっき膜３４が脆くなる傾向にある。すなわち皮膜応力などによりめっき膜３４に割れが発生し易く、割れ部が腐食の原因となる恐れがある。ただし、［Ｓ］_Ｍ及び［Ｓ］_Ｃが上記数値範囲外であっても、本発明の作用効果は奏される。なお、めっき膜３４中の硫黄の含有率は、表面Ｓの周縁部３８からの重心へ向かって徐々に増加してもよい。このように、めっき膜３４中の硫黄の含有率を調整することで、磁石素体表層部のα‐ＦｅまたはＦｅ_４Ｎを調整して高められた耐湿性を更に高めることが可能となる。

めっき膜３４は電気めっきにより形成されることが好ましい。電気めっきにより形成されためっき膜３４では、面Ｓ内の周縁部３８に位置するめっき膜３４中の硫黄の含有率が、面Ｓ内の中央部３６に位置するめっき膜３４中の硫黄の含有率よりも低くなり易い。また、周縁部３８におけるめっき膜３４は、中央部３６におけるめっき膜３４よりも厚いことが好ましい。換言すれば、周縁部３８は容易磁化方向Ｍにおいて中央部３６よりも突出しており、表面Ｓは凹状であることが好ましい。表面Ｓが凹状であることにより、表面Ｓとヨーク等の金属部品との接着強度を高め易くなる。めっき膜３４を電気めっきで形成することにより、凹状の表面を形成することができる。表面Ｓが凹状である場合、周縁部３８におけるめっき膜３４の厚さは、２〜５０μｍ程度であればよい。表面Ｓが凹状である場合、中央部３６におけるめっき膜３４の厚さは、１〜３０μｍ程度であればよい。

本実施形態に係る磁石部材３０は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ：Ｖｏｉｃｅ Ｃｏｉｌ Ｍｏｔｏｒ）等のモータ用磁石として好適である。磁石部材３０はモータに組み込まれ、磁気回路を形成する。モータに組み込まれる磁石部材３０は、図４に示すように、接着剤４２を介して、主に珪素鋼板で構成されるヨーク４０の表面に固定される。一般的に、磁器回路を形成する磁石部材３０は、その容易磁化方向Ｍを垂線にもつ表面Ｓがヨーク表面に対向するように、ヨークに固定される。ヨークと磁石部材３０とは、モータの高速回転化に対応するため、強固に接着される必要がある。

Ｎｉ又はＮｉ合金を含むめっき膜３４が電気めっきにより磁石素体３２の表面に形成される場合、一般に、電気めっき中の磁石素体３２の周縁部における電流密度が中央部（重心近傍）に比べて高くなる傾向がある。その結果、完成した磁石部材３０の表面Ｓの周縁部３８におけるめっき膜３４の厚みが中央部３６に比べて厚くなる傾向がある。つまり、めっき膜３４が形成された磁石部材３０の表面Ｓでは、中央部３６が周縁部３８よりも僅かに凹む傾向がある。表面Ｓの凹んだ部分に充填された接着剤４２とヨーク表面とを面接触させることにより、十分な接着強度が発現する。

磁石素体の表面が化学的に安定であり、めっき膜３４中の硫黄の含有率が高いほど、水酸基やスルホン基等の官能基がめっき膜３４の表面Ｓに発現し易くなる。これらの官能基は、接着剤４２に作用し、表面Ｓとヨーク表面との接着性に影響する。表面Ｓにおいてこれらの官能基数が多い部分ほど、磁石部材の表面Ｓとヨーク表面との接着性が向上し易い。本実施形態では、面Ｓの周縁部３８に位置するめっき膜３４中の硫黄の含有率［Ｓ］_Ｍが、面Ｓの中央部３６位置するめっき膜３４中の硫黄の含有率［Ｓ］_Ｃよりも低い。したがって、中央部３６は周縁部３８と比較してより強固にヨーク表面に対して接着・固定される。このように、磁石部材３０の表面Ｓの中央部３６と周縁部３８とでは接着強度が異なり、中央部３６が周縁部３８よりも強くヨークに接着されているため、めっき膜３４と接着剤４２との界面で応力緩和効果が発現し、表面Ｓ全体とヨーク表面との十分な接着力が得られる、と本発明者らは考える。特に、高湿環境では、Ｆｅ_１６Ｎ_２磁石素体とめっき膜との密着性や耐湿性、および、めっき膜表面の官能基が接着性に強く影響し、応力緩和効果が顕著に発現する、と本発明者らは考える。なお、本発明において磁石部材３０とヨーク４０との接着性が向上する要因は、必ずしも上記のものに限定されない。

電気めっきで形成されためっき膜３４は、表面Ｓの周縁部３８において相対的に凸形状となる。凸形状のめっき膜３４（表面Ｓの周縁部３８）はヨーク表面と線接触する。よって、表面Ｓの周縁部３８は、中央部３６に比べて、接着強度の向上に寄与しない。表面Ｓに過剰の接着剤を塗布し、表面Ｓの周縁部３８とヨークとの間に十分な接着剤を介在させることで、両者の接着性を向上させることもありえる。しかし、磁石部材３０の製造コストを抑えるためには、過剰な接着剤の使用は避けるべきである。したがって、凸形状の周縁部３８とヨークとの間には接着剤４２が回り込み難く、凸形状の周縁部３８はヨーク（珪素鋼板）と直接接触し易い。ＮｉまたはＮｉ合金からなるめっき膜３４とヨーク４０（珪素鋼板）は、それぞれ金属であるため、両者が直に接触することで接触電位差が生じ、両者の接触箇所が腐食の起点となり得る。特に、高湿環境でモータを使用した場合、周縁部３８及びヨーク４０の接触箇所における結露又は水膜の付着により、両者間に接触電位差による局部電池が形成されるため、両者の接触箇所で腐食が進行し易いことが懸念される。

めっき膜３４中の硫黄の含有率が低いほど、めっき膜３４自体の腐食電位が貴にシフトする結果、めっき膜３４自体の耐湿性が向上する。本実施形態では、周縁部３８におけるめっき膜３４中の硫黄の含有率［Ｓ］_Ｍが、中央部３６におけるめっき膜３４中の硫黄の含有率［Ｓ］_Ｃよりも低い。つまり、ヨークと直に接触し、局部電池を形成しうる周縁部３８のめっき膜３４中の硫黄の含有率［Ｓ］_Ｍが低い。これにより、周縁部３８におけるめっき膜３４の腐食電位が貴にシフトする。その結果、周縁部３８を含めた磁石部材３０全体の耐湿性が向上する、と本発明者らは考える。本発明では、磁石素体表層部のα‐ＦｅまたはＦｅ_４Ｎを調整することで、磁石素体とめっき膜との密着性が高まることで得られる耐湿性が、めっき膜３４の調整によりさらに優れたものになる。なお、本発明において磁石部材の耐湿性が向上する要因は、必ずしも上記のものに限定されない。

（磁石部材の製造方法）
以下では、上記の磁石部材３０の製造方法について説明する。

＜磁石素体の作製工程＞
まず、磁石部材３０の内部に配置される磁石素体３２を作製する。磁石素体３２の作製では、まず原料となる純鉄粉末を準備する。なお、原料純鉄粉末は、必要に応じて、Ｍｎ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｗ，Ｍｏ，Ｖ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｓｉ，Ｃｕ，Ａｌ及びＢｉ等の他の元素を更に含んでもよい。

次に、純鉄粉末を窒化処理して窒化鉄粉末を得る。窒化処理の温度は１００〜２００℃である。窒化処理の温度が１００℃未満の場合には窒化処理が十分に進行しない。窒化処理の温度が２００℃を超える場合には、窒化が進行しすぎるため、Ｆｅ_１６Ｎ_２は得られない。より好ましい還元温度は１２０〜１８０℃である。

窒化処理の時間は特に限定されないが、１〜４８時間が好ましい。４８時間を超えると窒化温度によってはＦｅ_１６Ｎ_２化合物相ではない異相の割合が多くなってしまう。１時間未満では十分な窒化ができない場合が多い。より好ましくは３〜２４時間である。

窒化処理の雰囲気は、ＮＨ_３雰囲気が望ましく、ＮＨ_３の他、Ｎ_２、Ｈ_２などを混合させてもよい。

次に、この窒化鉄粉末を磁場中で加圧成形することにより、成形体を得る。この加圧成形工程において窒化鉄粉末が設置される磁場の方向は、成形体（磁石素体）の容易磁化方向と略一致する。このとき、窒化鉄粉末表面に樹脂や潤滑剤を付与してもよい。樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂や、スチレン系、オレフィン系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系のエラストマー、アイオノマー、エチレンプロピレン共重合体（ＥＰＭ）、エチレン−エチルアクリレート共重合体等の熱可塑性樹脂がある。なかでも、圧縮成形をする場合に用いる樹脂は、熱硬化性樹脂が好ましく、エポキシ樹脂又はフェノール樹脂がより好ましい。また、射出成形をする場合に用いる樹脂は熱可塑性樹脂が好ましい。

また、磁性粉と樹脂との含有比率は、磁性粉１００質量％に対して、樹脂を例えば３０質量％以下含むことが好ましい。磁性粉１００質量％に対して、樹脂の含有量が３０質量％と超えると、十分に優れた磁気特性が得られ難くなる傾向がある。

加圧成形時に窒化鉄粉末に印加する磁場の強度は８００ｋＡ／ｍ以上であることが好ましい。また、成形時に窒化鉄粉末に加える圧力は１〜２０ｔｏｎ／ｃｍ^２程度、加熱温度は１００〜３００℃程度とすることができる。なお、成形方法としては、一軸加圧法またはＣＩＰなどの等方加圧法のいずれを用いてもよい。

成形体（磁石素体）を必要に応じて所定の形状に加工してもよい。加工方法としては、例えば、切断、研削などの形状加工や、バレル研磨などの面取り加工などが挙げられる。なお、このような加工は必ずしも行う必要はない。なお、加工を行う場合は、磁石素体の少なくとも一つの表面が容易磁化方向Ｍを垂線に持つように、磁石素体を所定の形状に加工する。容易磁化方向Ｍを垂線に持つ面は、平面であっても曲面であっても良い。

成形体（磁石素体）の表層部にα‐Ｆｅを含ませる場合には、成形体を還元処理する。還元処理温方法としては、水素ガス雰囲気において３００〜５００℃で１〜３００分程度とすることができる。

成形体（磁石素体）の表層部にＦｅ_４Ｎを含ませる場合には、成形体を窒化処理する。窒化処理温方法としては、アンモニアガス雰囲気において１００〜２００℃で１〜１０時間程度とすることができる。

成形体（磁石素体）の表層部にα‐ＦｅおよびＦｅ_４Ｎを含ませる場合には、成形体をプラズマ処理する。プラズマ処理方法としては、低温プラズマ処理であることが好ましく、窒素ガスやアルゴンガス（不活性ガス）等を処理ガスとして行なうことが好ましい。プラズマ処理条件には、特に制限はなく、電極配置、印加電流、プラズマ出力、処理時間、動作圧力等は、通常のプラズマ処理条件と同様とすればよい。通常、プラズマ出力は０．５〜５ｋＷ、処理時間は１〜１０００秒、動作圧力は１Ｐａ〜１．３３ｋＰａとする。また、処理ガスの流量は、５〜１００ｍｌ／ｍｉｎとすればよい。また、プラズマ処理は、大気中プラズマ処理であってもよい。大気中プラズマ処理は、例えば株式会社キーエンスのプラズマ照射器ＳＴ−７０００により行うことができる。

成形体（磁石素体）に対しては、表面の凹凸や表面に付着した不純物等を除去するため、適宜、洗浄を行ってもよい。洗浄方法としては、例えば、酸溶液を用いた酸洗浄（エッチング）が好ましい。酸洗浄によれば、磁石素体の表面の凹凸や不純物を溶解除去して平滑な表面を有する磁石素体が得られ易くなる。

成形体が樹脂を含む場合には、成形体表面の樹脂を除去するため、適宜、バレル研磨や洗浄を行ってもよい。洗浄方法としては、用いる樹脂の種類に応じた方法を用いればよく、例えばプラズマや紫外線などのエネルギー照射や、樹脂溶解有機溶剤による洗浄が好ましい。成形体表面の樹脂を除去することで、めっき膜の密着性が良好となる。

また、上記酸洗浄後の磁石素体を水洗して、酸洗浄に用いた処理液を磁石素体から除去した後、磁石素体の表面に残存した少量の未溶解物や残留酸成分を完全に除去するために、磁石素体に対して超音波を使用した洗浄を実施することが好ましい。超音波洗浄は、例えば、磁石素体の表面に錆を発生させる塩素イオンが極めて少ない純水中や、アルカリ性溶液中等で行うことができる。超音波洗浄後には、必要に応じて磁石素体を水洗してもよい。また、脱脂処理で用いる脱脂液は、通常の鉄鋼用に使用されているものであれば特に限定されない。一般にＮａＯＨを主成分として、その他添加剤は特定するものでない。

このような酸洗浄は磁石素体表層部に形成したα‐ＦｅまたはＦｅ_４Ｎを完全には除去しない条件を適宜調整すればよい。

前処理を行った磁石素体の表面から少量の未溶解物、残留酸成分を完全に除去するため、超音波を使用した洗浄を実施することが好ましい。この超音波洗浄は、磁石素体の表面に錆を発生させる塩素イオンが極めて少ないイオン交換水の中で行うのが好ましい。また、前記超音波洗浄の前後、及び前記前処理の各過程で必要に応じて同様な水洗を行ってもよい。

本実施形態では、以上の工程を得て、容易磁化方向Ｍを垂線に持つ扇形の表面Ｓｓを有する磁石素体３２を形成する。磁石素体３２の表面Ｓｓは、完成した磁石部材の表面Ｓに対応する。

＜めっき工程＞
めっき工程では、磁石素体３２の表面上に、ＮｉまたはＮｉ合金めっきからなるめっき膜３４（保護層）を形成する。めっき膜３４の形成にはスパッタや蒸着法を用いても良い。めっき膜３４が湿式めっき層である場合、通常の電解めっき（電気めっき）又は無電解めっきによってめっき膜３４を形成することができる。具体的には、電解Ｎｉめっき又は無電解Ｎｉめっきによってめっき膜３４を形成することができる。

電解Ｎｉめっきでは、めっき浴を準備し、バレル槽又は引っ掛け治具を用いて磁石素体３２をめっき液に浸漬する。そして、カソードと電気的に接続した磁石素体３２とアノードと間に通電することにより、めっき膜３４を磁石素体３２の表面に形成することができる。Ｎｉの電気めっきに用いるめっき液（めっき浴）としては、ワット浴、スルファミン酸浴、ほうフッ化浴、臭化Ｎｉ浴などが挙げられる。ただし、いずれのめっき浴も硫黄化合物を含む。めっき浴が含む硫黄化合物に由来する硫黄がめっき膜３４中に導入される。硫黄化合物としては、１，３，６−ナフタレントリスルホン酸、１，５−ナフタレンジスルホン酸、１，６−ナフタレンジスルホン酸、２，５−ナフタレンジスルホン酸、アリルスルホン酸又はベンゼンスルホン酸等のスルホン酸塩、サッカリン又はサッカリンナトリウム等の芳香族スルホンイミド、パラトルエンスルホンアミド又はベンゼンスルホンアミド等のスルホンアミド、スルフィン酸、ベンゼンスルフィン酸等のスルフィン酸塩、チオ硫酸塩、亜硫酸塩、チオ尿素、チオセミカルバジド又はメチルチオセミカルバジド等のチオ尿素基を有する化合物、及びこれらの有機化合物の塩、誘導体又は誘導体塩等のいずれか１種以上を用いればよい。めっき液中の硫黄化合物の含有率は、所望の［Ｓ］_Ｍ及び［Ｓ］_Ｃに応じて適宜調整すればよい。

無電解Ｎｉめっきでは、ニッケルイオンを所定量含有するとともに、例えば、次亜リン酸ナトリウム等の還元剤、クエン酸ナトリウム等の錯化剤、及び硫酸アンモニウム等を含有するニッケル化学めっき液（温度：８０℃程度）に、磁石素体３２を浸漬することによって、めっき膜３４を磁石素体３２の表面に形成することができる。ただし、いずれのめっき浴も上記の硫黄化合物を含む。

本実施形態では、電気めっき（電解Ｎｉめっき）を用いて、めっき膜３４を形成することが好ましい。以下に説明するように、電気めっきを用いると、容易磁化方向Ｍにおいて周縁部３８が中央部３６よりも突出した凹状の表面Ｓを形成し易くなる。また、電気めっきを用いることにより、面Ｓの周縁部３８に位置するめっき膜３４中の硫黄の含有率［Ｓ］_Ｍを、面Ｓの中央部３６に位置するめっき膜３４中の硫黄の含有率［Ｓ］_Ｃよりも低い値に制御することができる。具体的な電気めっきの方法としては、下記のラックめっき法及びバレルめっき法が挙げられる。

電気めっきによりめっき膜３４を形成する場合、磁石素体３２の周縁部（表面Ｓｓの周縁部）は電界が多方向から集中するために電流密度が大きくなる傾向にある。一方、周縁部に囲まれる部分では印加される電界が垂直方向のみであるために電流密度が小さくなる傾向にある。したがって、この電流密度の関係を利用することによって、得られる磁石部材３０の周縁部３２におけるめっき膜３４の厚さを中央部３６よりも大きくすることが可能である。

ラックめっき法では、めっき液中で被めっき物である磁石素体３２をカソード端子で直接保持する。そして、磁石素体３２の表面Ｓｓをアノードに対向させて、通電することによりめっきを行う。磁石素体３２とアノードとの距離、位置関係のほか、遮蔽板や犠牲陰極を適宜配置することにより、磁石素体３２上でのめっき電流密度の分布を制御することが可能であり、めっき膜３４の厚み分布を制御することが可能である。

バレルめっき法では、磁石素体３２と導電性メディアの混合物を内包するめっきバレルにカソード端子を挿し入れ、めっき液中でめっきバレルをアノードに対向させてめっきを行う。磁石素体３２の形状・数量と導電性メディアの形状・数量との組み合わせにより、導電性メディアが犠牲陰極として機能する。その結果、磁石素体３２上のめっき電流密度の分布を制御することが可能であり、磁石素体３２の表面Ｓｓに形成されるめっき膜３４の厚みの分布を制御することが可能となる。

以上のように、電気めっきでは、めっき液中の硫黄化合物の濃度、電流密度、磁石素体３２の表面Ｓｓのアノードに対する向き、表面Ｓｓとアノードとの距離、および表面Ｓｓとアノードとの間の遮蔽板や犠牲陰極の位置等をそれぞれ適宜調整する。これにより、周縁部３８におけるめっき膜３４の厚さ、中央部３６におけるめっき膜３４の厚さ、周縁部３８に位置するめっき膜３４中の硫黄の含有率［Ｓ］_Ｍ、及び中央部３６に位置するめっき膜３４中の硫黄の含有率［Ｓ］_Ｃを所望の値に制御できる。また、ラックめっき法又はバレルめっき法と、各めっき法に適した特定の組成のめっき液とを組み合わせることにより、周縁部３８及び中央部３６におけるめっき膜３４の厚さ、硫黄の含有率［Ｓ］_Ｍ，［Ｓ］_Ｃを調整することもできる。

なお、磁石素体３２とめっき膜３４との間に他の膜を形成しても良い。つまり、磁石素体３２の表面上に他の膜を形成した後で、磁石素体３２をめっき膜３４で被覆しても良い。他の膜により、磁石素体３２とめっき膜３４との密着性が向上させることができる。他の膜としては、Ａｌ、Ｓｃ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ及びＺｎからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属又は当該金属を含む合金を含有す膜等が上げられる。このような他の膜は、スパッタや蒸着法、電解めっき、無電解めっき等の公知の手法により用いて形成すればよい。

以上、本実施形態に係る磁石部材及びその製造法について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。

磁石部材の形状は扇形に限られない。容易磁化方向Ｍを垂線にもつ表面Ｓが平面である磁石部材としては、扇形のほか、例えば、略直方体型部材、略円板型部材等が挙げられる。略直方体型部材は略長方形の表面Ｓを有する。略円板型部材は、略円形の表面Ｓを有する。

容易磁化方向Ｍを垂線にもつ表面Ｓが曲面である磁石部材としては、例えば、略円筒型部材、略三日月型部材などが挙げられる。略円筒型部材は円筒型の表面Ｓを有する。円筒型部材の容易磁化方向Ｍは、部材の長軸から外周面に向かって放射状に延び、表面Ｓと直交する。磁石素体の略三日月型部材は湾曲した長方形状の表面Ｓを有する。

容易磁化方向Ｍを垂線にもつ表面Ｓが曲面である場合、その曲面を平面に展開する。その平面において上記の同様の方法で中央部および周縁部を定義することができる。

容易磁化方向Ｍを垂線にもつ表面Ｓが、例えば円筒又は円柱の側面のように周回する曲面である場合、その曲面を平面Ａに展開する。その平面Ａを、表面Ｓの周回方向と直交する方向にのみ５０％の縮小率で相似変換して平面Ｂを構成する。この平面Ｂにおいて上記の同様の方法で中央部および周縁部を定義することができる。

容易磁化方向Ｍを垂線にもつ表面Ｓが平面である磁石部材は、例えば、永久磁石同期モータ（ＩＰＭモータ）、リニア同期モータ、ボイスコイルモータ等に用いられる。これらのモータは一般的に平面をもつヨークを備える。そのヨーク平面に本発明の磁石部材が接着固定される。

容易磁化方向Ｍを垂線にもつ表面Ｓが曲面である磁石部材は、例えば、永久磁石同期モータ（ＳＰＭモータ）、振動モータ等に用いられる。これらのモータには一般的に曲面をもつヨークを備える。そのヨーク曲面に本発明の磁石部材が接着固定される。

なお、本発明の磁石部材の形状、磁石部材が用いられるモータの種類は上記のものに限定されない。

以下、実施例及び比較例に基づき本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。

（実施例１）
＜磁石素体の作製工程＞
市販の純鉄粉末を熱処理炉に投入し、アンモニアガスを０．１Ｌ／ｍｉｎにて流しながら、１６０℃で１２時間窒化処理を行うことにより窒化鉄粉末を得た。この窒化鉄粉末を、圧縮成形機によって磁場中で加圧１０ｔｏｎ／ｃｍ^２で成形することにより、成形体を得た。

得られた成形体を、３０ｍｍ×６０ｍｍ×５ｍｍの寸法を有する直方体に加工し、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。なお、磁石素体の容易磁化方向Ｍが３０ｍｍ×６０ｍｍの大きさの面（表面Ｓｓ）の垂線方向となるように成形体を加工した。

得られた成形体を熱処理炉内に設置し、水素ガスを２Ｌ／ｍｉｎにて流しながら、４００℃で３０分還元処理を行うことにより、表層部にα‐Ｆｅを含む磁石素体を得た。

＜前処理工程＞
磁石素体に、アルカリ脱脂処理、水洗、硝酸溶液による酸洗浄処理、水洗、超音波洗浄によるスマット除去、水洗を順次行う前処理を施した。

＜めっき工程＞
以下の組成を有するめっき浴（液種：Ｓ０）を調製した。めっき浴のｐＨは４．０に調整した。めっき浴の温度は５０℃に調整した。
［Ｓ０の組成］硫酸ニッケル・六水和物：２７０ｇ／Ｌ、塩化ニッケル・六水和物：５０ｇ／Ｌ、ホウ酸：４５ｇ／Ｌ、サッカリンナトリウム：５ｇ／Ｌ、クマリン：０．３ｇ／Ｌ。

前処理した磁石素体をめっき浴Ｓ０に浸漬し、バレルめっき法による電気めっき処理を行った。電気めっき処理は、平均電流密度Ｄｋを０．３Ａ／ｄｍ^２に調整して、磁石素体の表面全体に厚みが５μｍ程度であるめっき膜が形成されるまで行った。以上の工程により、実施例１の磁石部材を得た。

＜表層部のα−ＦｅおよびＦｅ_４Ｎの測定＞
磁石素体の表層部のα−ＦｅおよびＦｅ_４Ｎの割合を、メスバウアー分光分析装置によって測定した。測定試料には、磁石素体の任意の箇所の表層部を、機械研磨によって厚さ２０ｕｍの５ｍｍ角片として取り出したものを用いた。測定点数６点の平均値を算出し、α‐ＦｅおよびＦｅ_４Ｎの割合とした。さらに、算出された組成比を質量％に換算した。

＜密着性試験１＞
磁石素体とめっき膜との密着性試験を、碁盤目テープ法（ＪＩＳ Ｋ５４００）により評価した。すなわち、磁石部材表面の１ｃｍ四方の領域に１ｍｍ間隔の碁盤目状（１００箇所）の切り込みを入れる。その上に、テープを１枚貼り、そのテープをはがす際に、めっき膜が磁石素体から剥離しなかった箇所の数により密着性を評価した。（密着性）＝（めっき膜が剥離しなかった箇所）／１００、とした。たとえば、１００箇所のうち、めっき膜が剥離した箇所が１箇所の場合には、上記の密着性は９９／１００となる。

＜密着性試験２＞
１００℃にて１０００時間保持した後の磁石部材について、前記密着性試験を行った。

＜耐湿性試験１＞
磁石部材を、８５℃９０％ＲＨの高温高湿環境下に１０００時間保持し、磁石部材周辺の外観の変化を観察した。

＜［Ｓ］_Ｍ、［Ｓ］_Ｃの測定＞
磁石素体の容易磁化方向Ｍを垂線にもつ磁石部材の面Ｓの周縁部に位置するめっき膜中の硫黄の含有率［Ｓ］_Ｍ（単位：質量ｐｐｍ）、及び面Ｓの中央部（重心）に位置するめっき膜中の硫黄の含有率［Ｓ］_Ｃ（単位：質量ｐｐｍ）を蛍光Ｘ線分析法により測定した。蛍光Ｘ線分析法では、コリメーター径を１ｍｍとした。
なお、磁石部材の面Ｓとは、磁石素体の表面Ｓｓ（３０ｍｍ×６０ｍｍの大きさの面）に対応する表面である。磁石素体の表面Ｓｓ及び磁石部材の表面Ｓの各垂線は、磁石素体の容易磁化方向Ｍに平行である。

＜ヨーク貼り付け＞
磁石部材の表面Ｓに０．００８〜０．０１０ｇの接着剤を塗布した。接着剤を塗布した表面Ｓをヨークに貼り付け、磁石部材をヨークに圧着して、圧着体を形成した。ヨークとしては、珪素鋼板（材質：ＳＰＣＣ、寸法：縦８０ｍｍ×横８０ｍｍ×厚み１ｍｍ）を用いた。接着剤としては、嫌気性アクリル接着剤（日本ロックタイト（株）製ロックタイト６３８ＵＶ）を用いた。

予め１００℃に昇温された乾燥機内に圧着体を３０分保持した後、圧着体に対して以下の圧縮せん断試験１，２及び耐湿性試験２を行った。

＜圧縮せん断試験１＞
圧着体について、室温で５ｍｍ／分の速度で圧縮せん断試験を行った。

＜耐湿性試験２＞
圧着体を、８５℃９０％ＲＨの高温高湿環境下に１０００時間保持し、ヨークに接着された磁石部材周辺の外観の変化を観察した。

＜圧縮せん断試験２＞
耐湿性試験２の場合と同様の高温高湿環境下に１０００時間保持した後の圧着体について、室温で５ｍｍ／分の速度で圧縮せん断試験を行った。

（実施例２）
実施例１の成形体熱処理の条件を３７０℃１０分間とした以外は同様の操作を行った。
（実施例３）
実施例１の成形体熱処理の条件を４００℃２０分間とした以外は同様の操作を行った。
（実施例４）
実施例１の成形体熱処理の条件をアンモニアガス０．１Ｌ／ｍｉｎ、１２０℃２時間とした以外は同様の操作を行った。
（実施例５）
実施例１の成形体熱処理の代わりに、キーエンス社製プラズマ照射器ＳＴ−７０００を使用し、５秒間プラズマ照射することによりプラズマ処理を施しした以外は同様の操作を行った。
（比較例１）
実施例１の成形体熱処理の条件を３５０℃１０分間とした以外は同様の操作を行った。

実施例１と同様の方法で、実施例２〜５及び比較例１の各磁石部材の表層部のα−ＦｅおよびＦｅ_４Ｎの測定、密着性試験１、密着性試験２、耐湿性試験１を行った。結果を表１に示す。

密着性は、１００／１００を良好とした。

表１に示す「耐湿性」とは、耐湿性試験１の評価結果を意味する。「Ａ」とは、磁石部材周辺の外観に変化がなかったことを意味する。「Ｂ」とは、磁石部材周辺の一部が変色したことを意味する。「Ｃ」とは、磁石部材周辺の大部分が変色したことを意味する。評価がＡ、Ｂ、Ｃの順に、表面Ｓの周縁部の耐湿性に優れている。

（実施例６〜１５、比較例２〜５）
実施例１の磁石素体を用いて実施例６〜１５の各磁石部材を、さらに比較例１の磁石素体を用いて比較例２〜５の各磁石部材を作製した。この際に、表２に示すめっき法とめっき浴を用いてめっき工程を実施した。また、実施例６〜１５及び比較例２〜５の各磁石部材のめっき工程では、電流密度Ｄｋ、めっき浴のｐＨを表２に示す値に調整した。これらの事項以外は、実施例１と同様の方法で実施例６〜１１を、比較例１と同様の方法で比較例２〜５の各磁石部材及び圧着体を作製した。なお、表２に示す各めっき浴（液種：Ｓ１〜Ｓ４）の組成は以下の通りである。なお、いずれのめっき浴の溶媒も水である。

［Ｓ１の組成］硫酸ニッケル・六水和物：２００ｇ／Ｌ、塩化ニッケル・六水和物：７０ｇ／Ｌ、ホウ酸：４５ｇ／Ｌ、サッカリンナトリウム：３ｇ／Ｌ、クマリン：０．３ｇ／Ｌ。

［Ｓ２の組成］硫酸ニッケル・六水和物：１５０ｇ／Ｌ、塩化ニッケル・六水和物：１００ｇ／Ｌ、ホウ酸：４５ｇ／Ｌ、１，３，６−ナフタレントリスルホン酸ナトリウム：２ｇ／Ｌ、１，４−ブチン−２−ジオール：０．１ｇ／Ｌ。

［Ｓ３の組成］スルファミン酸ニッケル・四水和物：３００ｇ／Ｌ、塩化ニッケル・六水和物：３０ｇ／Ｌ、ホウ酸：３０ｇ／Ｌ、サッカリンナトリウム１ｇ／Ｌ。

［Ｓ４の組成］スルファミン酸ニッケル・四水和物：２００ｇ／Ｌ、塩化ニッケル・六水和物：５０ｇ／Ｌ、ホウ酸：３０ｇ／Ｌ、１，５−ナフタレンジスルホン酸ナトリウム：１ｇ／Ｌ。

実施例１と同様の方法で、実施例６〜１５及び比較例２〜５の各磁石部材の［Ｓ］_Ｍ，［Ｓ］_Ｃの測定、圧縮せん断試験１，２、耐湿性試験２を行った。各実施例及び比較例の［Ｓ］_Ｍ、［Ｓ］_Ｃ、圧縮せん断試験１，２、耐湿性試験２の結果を表２に示す。なお、いずれの実施例及び比較例においても、周縁部の位置に拠らず［Ｓ］_Ｍは略一定であった。

表１における「差分」とは、｛（［Ｓ］_Ｃ−［Ｓ］_Ｍ）／［Ｓ］_Ｃ｝×１００を表す。

表２に示す「初期接着性」とは、圧縮せん断試験１の評価結果を意味する。「Ａ」とは、圧縮せん断試験１で測定された圧縮せん断強度が５ＭＰａ以上であったことを意味する。「Ｂ」とは、圧縮せん断強度が４ＭＰａ以上５ＭＰａ未満であったことを意味する。なお、圧着体の圧縮せん断強度とは、ヨークから磁石部材を剥離させるために要する圧力である。圧縮せん断試験１により測定した圧縮せん断強度が高いほど、磁石部材のヨーク対する初期の接着性が優れている。

表２に示す「耐湿性」とは、耐湿性試験２の評価結果を意味する。「Ａ」とは、磁石部材周辺の外観に変化がなかったことを意味する。「Ｂ」とは、磁石部材周辺が変色したことを意味する。「Ｃ」とは、磁石部材周辺の大部分が変色したことを意味する。評価がＡ、Ｂ、Ｃの順に、表面Ｓの周縁部の耐湿性に優れている。

表２に示す「接着強度の耐久性」とは、圧縮せん断試験２の評価結果を意味する。圧縮せん断試験１で測定された圧縮せん断強度から圧縮せん断試験２で測定された圧縮せん断強度を引くことにより、高温高湿環境下における圧縮せん断強度の減少値を求めた。「Ａ」とは、圧縮せん断強度の減少値が１ＭＰａ以下であったことを意味する。「Ｂ」とは、圧縮せん断強度の減少値が１ＭＰａ超２ＭＰａ未満であったことを意味する。「Ｃ」とは、圧縮せん断強度の減少値が２ＭＰａ以上であったことを意味する。圧縮せん断強度の減少値が小さいほど、高温高湿環境下における磁石部材のヨーク対する接着強度の耐久性が優れている。

表２の「総合評価」における「Ａ」とは、「初期接着性」、「耐湿性」及び「接着強度の耐久性」ののうち２項目以上の評価がＡであることを意味する。「総合評価」における「Ｂ」とは、２項目以上の評価が「Ｂ」であり、いずれの評価も「Ｃ」ではなかったことを意味する。「総合評価」における「Ｃ」とは、いずれかの評価が「Ｃ」であったことを意味する。

表１に示される結果から、比較例の試料ではめっき膜の密着性が十分でなく、耐湿性がＣであるのに対し、本発明では高い密着性が得られ、耐湿性も向上していることがわかる。

表２に示される結果から、比較例の試料では［Ｓ］_Ｃの値に対して十分な初期接着性得られず、耐湿性や接着強度の耐久性も十分でないのに対し、本発明では接着性と耐湿性、さらに接着強度の耐久性が向上していることがわかる。

３０・・・磁石部材、３２・・・磁石素体、３４・・・めっき膜、３６・・・中央部、３８・・・周縁部、４０・・・ヨーク、４２・・・接着剤、Ｍ・・・磁石素体の容易磁化方向、Ｓ・・・磁石素体の容易磁化方向を垂線にもつ磁石部材の面（表面）、Ｓｓ・・・容易磁化方向に垂線をもつ磁石素体の表面。

Claims (4)

1. Ｆｅ_１６Ｎ_２を含む窒化鉄磁石の磁石素体表層部にα‐ＦｅまたはＦｅ_４Ｎのうち少なくとも一方を合計５０質量％以上含み、前記磁石素体を被覆するめっき膜を備える磁石部材。
2. 前記めっき膜はＮｉを含み、前記磁石素体の容易磁化方向を垂線にもつ前記磁石部材の面の周縁部に位置する前記めっき膜中の硫黄の含有率が、前記面の中央部に位置する前記めっき膜中の硫黄の含有率よりも低い、磁石請求項１に記載の磁石部材。
3. 前記周縁部に位置する前記めっき膜中の硫黄の含有率が、前記中央部に位置する前記めっき膜中の硫黄の含有率の０．８０〜０．９５倍である、請求項２に記載の磁石部材。
4. 前記めっき膜が電気めっきにより形成される、請求項１から３に記載の磁石部材。

Images