JP2617118B2 - 耐食性に優れた希土類永久磁石とその製造方法 - Google Patents

耐食性に優れた希土類永久磁石とその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、R,Fe,Bを主成分とする永久磁石合金に係
り、特に耐食性に優れ、磁石特性を改善した希土類永久
磁石合金とその製造方法に関するものである。
[従来の技術] 一般に、R−Fe−B系永久磁石合金は、所定の組織か
ら成るインゴットを粉砕し粉末冶金法により焼結して得
られる。従来の希土類磁石であるSm−Co系磁石に比較し
て高い磁気特性を有する。
しかしながら、R−Fe−B系磁石合金は、この金属組
成中に極めて酸化し易いNd−Fe固溶体相を含有している
為、磁気回路等の装置に組み込んだ場合、通常の環境条
件下でもSm−Co系磁石に比べ磁石の酸化による特性の劣
化、及びそのばらつきも大きい。更に、磁石から発生し
た酸化物の飛散による周辺部への影響も引き起こす。
このため得られた磁石にめっきを施し耐食性を向上さ
せる試みが、特開昭49−86896号公報、あるいは特開昭6
0−63901号公報などに提案されているが、この場合磁石
製造中に発生する酸化を防ぐことは困難である。
従来、水溶性めっき浴にて電解めっきを行うと、素地
であるNd−Fe−B磁石表面にめっきは可能であるが、め
っき膜と素地との間が密着性が不十分であり、ふくれ、
剥離等の欠陥をしばしば生ずることがあり、金属組織中
で極めて酸化され易いNd−Fe固溶体相より使用中に錆が
発生し耐食性に優れためっき膜を得ることが出来ない問
題点を有している。
又、本系磁石合金は、加工された製品が小物とか薄物
(例えば厚みが3mm以下)のようなものの場合磁石特性
が著しく劣化する現象が生じる。
これは加工された磁石表面でR2Fe14B相が、保磁力発
生のために不可欠なNd−rich相に包まれていない状態に
なっているため、表面に露出しているR2Fe14B相の磁化
は低い磁場で反転するために生じると考えられる。即ち
磁石表面層では保磁力が著しく低下した状態となってい
る故に、磁石製品が小物あるいは薄物の場合にはこの磁
石表面の保磁力低下か磁石体全体の特性に著しく影響
し、減磁曲線の角型等を劣化させることが報告されてい
る(特開昭61−281850号公報)。
この対策として加工したR・Fe・B磁石表面へR又は
R−T合金をスパッタ、蒸着等により磁石表面にコーテ
ィングしたり、さらに熱処理を加えることにより表面の
保磁力の回復を図る方策も報告されている。(特開昭61
−281850号公報、特開昭62−192566号公報)。
[発明が解決しようとする課題] しかし、これらスパッタ等の方法では量産性が著しく
低く、しかもコスト高となる問題点を有している。
さらにこのスパッタ方法により表面の保磁力を回復さ
せても、磁石表面は大気中で極めて活性であるRを主成
分としているため、その上に耐酸化性の被膜をコーティ
ングする必要がある。
この耐酸化性の被膜を形成するにも前述の様に磁石表
面がRを主成分とする大気中にて極めて活性な層である
ため、その取り扱いが困難であり、通常のコーティング
では、その工程中に磁石表面が酸化してしまうため、コ
ーティング被膜が剥離し、耐食性が悪くなり、さらに
は、磁石特性の劣化を生じる。即ち、磁石特性の改善と
耐食性を向上させる方策としては適していないものであ
った。
そこで本発明は、上記した欠点を解決するためのもの
でありその技術課題は、あらかじめRイオン又はFeイオ
ンを加えためっき液中にて電解めっきを行うことにより
磁石表面のめっき膜中にR,Fe元素が含有し、めっき膜内
の表面と内部との間にR及びFeの濃度分布をもっためっ
き膜が形成され素地との密着性の良いかつ耐食性に優
れ、又めっき後熱処理することにより特に小物、薄物等
での保磁力の向上した希土類永久磁石合金及びその製造
方法を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 本発明によれば、R−Fe−B(但しRはYを含む希土
類元素)系磁石合金表面に金属被膜を有する希土類磁石
において、上記金属被膜は電着により形成した耐食性を
付与する金属よりなる電解めっき膜を含み、上記電解め
っき膜はR又はFeを含むことを特徴とする耐食性に優れ
た希土類永久磁石が得られる。
本発明によれば、R−Fe−B(但しRはYを含む希土
類元素)系表面に、耐食性を付与するための電解めっき
膜をアルカリ性浴又は酸性浴より電着させる耐食性に優
れた希土類永久磁石の製造方法において、上記アルカリ
性浴又は酸性浴は、Rイオン又はFeイオンの少くとも1
種を含むことを特徴とする耐食性に優れた希土類永久磁
石の製造方法が得られる。
ここで、本発明においては、上記Rイオン又はFeイオ
ンの少くとも1種は、0.01mol/〜1.0mol/の範囲内
の濃度であることが望ましい。
ここで、本発明の耐食性に優れた希土類永久磁石の製
造方法において、上記電解めっき膜を電着した後、400
℃〜1100℃にて熱処理することが望ましい。
通常は金属塩を溶解した水溶液めっき浴にて電解めっ
きを行うと、素地であるNd−Fe−B磁石合金とめっき膜
との密着性があまり良くない。この場合ふくれ剥離等の
欠陥がしばしば生じ、金属組織中で極めて酸化され易い
Nd−Fe固溶体相より使用中に錆が発生し、通常の環境条
件下でもその部分より酸化が進行する。
この様に素地とめっき膜との密着性の悪い事が大きな
問題となっている。通常密着性を向上させるために、表
面状態、前処理工程、めっき条件等の検討を行っている
がその効果は十分とは言えない。又、小物や薄物に加工
した場合の磁石特性の劣化も大きな問題であった。そこ
で本発明では使用するめっき液中にあらかじめRイオン
又はFeイオンを含有しておくと、電解めっき中にめっき
用金属イオンはもちろんのこと溶液中のR,Feイオンもカ
ソード上に析出し、めっき膜中に含有される。この時、
めっき液中のR,Feイオンは消費され、アノード側より補
給されないので、溶液のイオン濃度は減少してくる。そ
の結果、R,Fe元素が磁石表面から、めっき層表面に向っ
てしだいに減少する濃度分布をもっためっき膜の形成が
可能となり、このめっき膜は素地との密着性が非常に良
く、R,Feイオン添加の効果が顕著に見られた。
R,Feイオンを含む水溶液電解めっきに用いられる金属
は磁石中に含まれる希土類金属より酸化されにくい金属
であれば何でもよく、一般的に酸性電解めっき浴として
Niめっきではワット浴、Cuめっきでは硫酸銅浴、Snめっ
きでは硫酸浴等が考えられる。一方アルカリ性電解めっ
き浴として、Cuめっきではピロリン酸銅めっき浴、Snめ
っきではナトリウム浴あるいはカリウム浴等があげられ
る。
これら水溶液電解めっき浴中に含まれているRイオン
又はFeイオンの量は0.01mol/〜1mol/の範囲が望ま
しく、0.01mol/以下では、めっき膜中にR,Fe元素が含
有する量が少ない為、上記の効果が見られない。又1mol
/以上ではNdがめっき層中に多く含有する為、めっき
層そのものの耐食性が悪くなる為、0.01〜10mol/の範
囲が望ましい。
めっき膜の厚さは、0.1(μm)以下ではめっき十分
に行なわれない為、磁石表面での酸化が進行し、また10
(μm)以上では、磁石の単位体積当りに含まれる非磁
性部分が多くなり、磁石の磁気性能が低下する為、めっ
き膜の厚さは0.1〜10(μm)の範囲が望ましい。
電解めっきを行う時、通常、試料をめっき液に浸漬し
た後、電圧を印加して電解めっきを行うのが常である。
しかしながらNd−Fe−B磁石試片をめっき浴に浸漬し、
そのままにしておくと、Nd−Fe固溶体相が溶け出し腐食
してしまう。そこで最初から所定の電流密度となるよう
に電圧を印加しながら、めっき液に浸漬し電解めっきを
行うと密着性の良いきれいなめっき膜が形成される。
さらに本発明においてめっき後熱処理を施すと、磁石
表面とめっき膜との密着性が良くなったり、磁石特性が
向上することができる。これは熱処理により原子の拡散
が起きる為である。熱処理温度は400℃〜1100℃の範囲
が望ましく、400℃より低い温度では拡散が十分に起こ
らず、1100℃以上では焼結体中の粒成長が起こり磁石特
性の劣化を招く為である。
本発明によれば、あらかじめRイオン又はFeイオンを
含んだめっき浴を用いて電解めっきを行う事により磁石
表面に密着性の良く且つ耐食性に優れためっき膜が形成
される。さらに熱処理を加える事により磁気特性の向上
した実用上非常に有益な磁石を得ることが可能となっ
た。
以下本発明の実施例について説明する。
[実施例] 実施例1 粉末冶金法によって得られた33wt%Nd−1.0wt%B−F
e balの組成をもつ焼結体を1×7×10(mm)の大きさ
に加工し試料とした。第1表に示すピロリン酸銅めっき
浴(ストライク浴)に、0.1mol/のNdイオン、Feイオ
ン溶液を加えた。
アノード側にCu板、カソード側にNd−Fe−B焼結体試
片とし、25℃の浴温中にて電流密度1.0A/dm2で30分間Cu
めっきを行った。
上記条件下で約10μmの厚みをもったCuめっき膜がNd
−Fe−B磁石表面にめっきされた。この時素地とCuめっ
きとの密着性も非常に良く、のりの良いCuめっき膜が得
られた。
このめっき膜内の断面をE.D.X(エネルギー分散型X
線分析装置)により組成分析を行ったえ。その結果を第
2表に示す。
Nd−Fe−B磁石表面近くのめっき膜にはNd,Feが他よ
り多く、めっき膜内にはNd,Feの濃度分布が見られる。
密着力試験として試片に外力(摩擦,折り曲げ,衝撃
等)を加えた時の影響を定性的に確かめた結果を第3表
に示した。
次にめっきした試料を400〜1000℃×0.5Hrの条件下で
熱処理を施した。その時の磁気特性(IHC)の結果を第
4表に示した。
500℃〜800℃×0.5Hrの熱処理条件下で磁気特性
IHC)の向上が見られ、特に、600℃×0.5Hrの時IHC
12.0(kOe)得られた。
さらにNd−Fe−B磁石表面にCu下地めっき後電解Niめ
っき処理を施した。これら試験片を60℃×95%湿度の恒
温恒湿の条件下で1500時間耐食性試験を行った時の結果
を第5表に示す。
本発明による試験片は赤さび、剥離、ふくれ等の欠陥
を生ずることなく、非常に耐食性に優れていることが判
明した。
実施例2 第6表に示すワット浴(ニッケルめっき浴)に0.1mol
/のNdイオン、Feイオン溶液を加えた。
アノード側にNi板、カソード側にNd−Fe−B焼結体試
験とし50℃の浴温中にて電流密度4.0A/dm2で10分間Niめ
っきを行った。上記条件下で約10μmの厚みをもったNi
めっき膜がNd−Fe−B磁石表面にめっきされた。
素地とNiめっきとの密着性は非常に良く、密着力試験
でもふくれ、剥離等の欠陥は無かった。
このめっき膜内の断面をE.D.Xにより組成分析を行っ
た。その結果を第7表に示す。
Nd−Fe−B磁石表面近くのめっき膜にはNd,Feが他よ
り多く、めっき膜内にNd,Feの濃度分布が見られた。
次にめっきした試料を600℃×0.5Hrの条件で熱処理を
施した。その結果IHCが8(kOe)から11.5(kOe)へ向
上した。
又、60℃×95%湿度の恒温恒湿の条件下で1500時間耐
食性試験を行ったところ、赤さび、ふくれ、剥離等の変
化は何ら観察されなかった。
[発明の効果] 以上説明した様に、本発明の耐食性を有する希土類永
久磁石及びその製造方法においては、あらかじめRイオ
ン又はFeイオンを含んだめっき浴を用いて水溶液電解め
っきを行うことにより磁石表面のめっき膜中に、R,Fe元
素が含有し、めっき膜内の内部と表面との間にR,Feの濃
度分布をもっためっき膜が形成される。このめっき膜は
素地との密着性が良く、かつ耐食性に優れた磁石を得る
ことが可能となった。更にめっき後熱処理を施すことに
より、磁石特性の回復を図ることができ特に小物、薄物
での保磁力の向上を促すことができる。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】R−Fe−B(但しRはYを含む希土類元
    素)系磁石合金表面に金属被膜を有する希土類永久磁石
    において、 上記金属被膜は電着により形成した耐食性を付与する金
    属よりなる電解めっき膜を含み、上記電解めっき膜はR
    又はFeを含むことを特徴とする耐食性に優れた希土類永
    久磁石。
  2. 【請求項2】R−Fe−B(但しRはYを含む希土類元
    素)系磁石合金表面に、電解めっき膜をアルカリ性浴又
    は酸性浴より電着させて、耐食性を付与する耐食性に優
    れた永久磁石の製造方法において、上記アルカリ性浴又
    は酸性浴は、Rイオン又はFeイオンの少くとも1種を含
    むことを特徴とする耐食性に優れた希土類永久磁石の製
    造方法。
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