JP2882484B2 - 高耐食性稀土類鉄系磁石及びその製造方法 - Google Patents

高耐食性稀土類鉄系磁石及びその製造方法

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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、耐食性に優れたパラキシリレン重合膜また
はクロロパラキシリレン重合膜被覆稀土類鉄系磁石及び
その製造方法に関する。
[従来の技術] 従来、高エネルギー積磁石としてSm−Co系磁石が用い
られてきたが、コスト、機械加工性、エネルギー積とい
う点で一層有利な稀土類鉄系磁石が最近注目されてい
る。特に原子比で稀土類元素8〜30%、B2〜28%、及び
Fe残部並びに不可避的に不純物を含む稀土類鉄系磁石が
効果的である。
ところが、稀土類鉄系磁石は酸化し易いNd、Feを多く
含むため、酸、アルカリ等の薬品に腐食されまた水分に
より錆びやすく、耐食性という点ではSm−Co系に比べ劣
っていた。このため、かかる磁石を有効利用すべく、め
っき、プラズマ重合による成膜、樹脂膜塗布等の種々の
表面保護方法が検討されている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、湿式めっき等の表面処理では、酸、ア
ルカリ等による前処理工程或いはめっき工程中に表面が
侵されたり、たとえめっきができても、内部に侵入した
薬品の影響により、内部腐食が発生するという問題があ
った。しかも結晶粒間が侵食される結果、磁気特性が低
下するという重大な欠点があった。
一方、プラズマ重合法により稀土類鉄系磁石の表面に
重合膜を設ける方法が知られているが(特開昭63−681
1)、この方法では表面保護のために膜厚を大きくする
と膜の内部応力により膜が剥離しやすくなるという問題
がある。また、特に、重合材料に酸素を構成元素とする
アクリル酸等を用いると活性酸素によるプラズマエッチ
ングが起り、膜の緻密さ及び硬度が低下する。この結
果、得られる膜はガスバリヤー、防錆膜としての機能に
欠けるという問題があった。
また、特許公開公報第55−103714号に記載されている
ようにポリパラキシリレンを真空蒸着法により永久磁石
の全周にコーチィングする方法が開示されているが、こ
の方法は蒸着膜の磁石に対する付着性及び膜の緻密性が
十分でないため防錆等の腐食の目的には満足できるもの
でなかった。
別の表面保護方法として高分子樹脂膜を稀土類鉄系磁
石の表面に塗布する方法が知られているが(特開昭61−
198221号公報、同56−81908号公報、同60−63901号
等)、この方法では耐食性及び磁石への接着性を同時に
満足できないという問題があった。即ち、高分子樹脂膜
は、一般に透湿性及び酸素透過性を有し、また、稀土類
鉄系磁石との親和性に欠ける。例えば、エポキシ樹脂は
耐食性に欠け、弗素樹脂では被覆の際に磁石の酸化を招
く高温焼付けを必要とするという問題があった。
従って、前記従来技術では、稀土類鉄系磁石に密着で
き且つ満足な耐食機能を発揮する保護膜を備えた稀土類
鉄系磁石を得ることができなかった。
そこで、本発明の目的は、耐食性に優れる保護膜を稀
土類鉄系磁石に強固に密着してなる稀土類鉄系磁石及び
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] 上記問題点を解決するため本発明者らは鋭意検討研究
を重ねた結果、稀土類鉄系磁石の表面を予めプラズマ処
理し、次いで該表面上にパラキシリレン重合膜またはク
ロロパラキシリレン重合膜を成膜することにより重合膜
が強固に密着し且つ耐食性に優れた稀土類鉄系磁石が得
られることを見出した。
すなわち、本発明は、プラズマ処理した稀土類鉄系金
属磁石の表面にパラキシリレン重合膜またはクロロパラ
キシリレン重合膜を成膜してなる高耐食性稀土類鉄系磁
石を提供するものである。
更に、本発明は、稀土類鉄系磁石の表面をプラズマ処
理した後、該表面上にパラキシリレン重合膜またはクロ
ロパラキシリレン重合膜を成膜する高耐食性稀土類鉄系
磁石の製造方法をも提供するものである。
本発明に従い、本発明の稀土類鉄系磁石を製造するに
は、まず稀土類鉄系磁石の表面をプラズマ処理する。か
かるプラズマ処理は以下に記載するようにパラキシリレ
ン重合膜またはクロロパラキシリレン重合膜の稀土類鉄
系磁石への接着力を付与するための処理である。
プラズマ処理する稀土類鉄系磁石としては、Nd−Fe−
B系、Nd−Fe−B−Zr系、メッシュメタル、R−T−B
またはR−T−B−M(式中、Rは稀土類元素、TはF
e,Coを主体とする遷移金属、MはZr,Nb,Mo,Hf,Ta,Wの少
なくとも1種)系等を挙げることができるが特にこれら
に限定されない。また、これらの磁石は、機械的に粉砕
した微粒子を有機バインダ等で結合したいわゆるボンド
磁石、粉砕した微粒子を高温焼結したいわゆる焼結磁石
等の任意の製法で得られた稀土類鉄系磁石を用いること
ができる。
プラズマ処理用ガスとして、Ar,He,Ne等の希ガス、
H2,N2,O2,CO,CO2,H2O,NO2,NOX,NH3のガス等を挙げるこ
とができ、これらを単独または混合して用いることがで
きる。このうち、稀土類鉄系磁石の表面処理には、パラ
キシリレン重合膜またはクロロパラキシリレン重合膜の
接着性を改善すること及びWBL(弱境界層)の除去とい
う理由からAr等の希ガス、O2,CO,NOX等の含酸素ガスが
好ましい。
プラズマ処理の条件としては、通常、ガス圧力を0.01
〜10Torr、電源として直流または交流電源を使用でき、
交流周波数として50Hz〜GHzを使用できる。使用電力は1
0w〜10kw、処理時間は0.5秒〜10分に設定することがで
きる。これらの条件は、被処理磁石、パラキシリレン重
合膜またはクロロパラキシリレン重合膜の膜厚及び用い
るプラズマガスの種類により任意に変えることができ
る。接触角としては30゜以下にするのが好ましい。
本発明の方法に従えば、上記プラズマ処理した稀土類
鉄系磁石の表面にパラキシリレン重合膜またはクロロパ
ラキシリレン重合膜を成膜する。
ここに、パラキシリレン重合膜またはクロロパラキシ
リレン重合膜は、例えば、米国ユニオン・カーバイド社
で開発された熱可塑性樹脂パリレン(商標名)であり、
パリレンN(ポリパラキシリレン)、パリレンC(ポリ
モノクロロパラキシリレン)、パリレンD(ポリジクロ
ロパラキシリレン)の3種が知られている。本発明にお
いてはパリレンCがガス透過性が低いという理由から一
層好ましい。
かかるパリレン等の重合膜を稀土類鉄系磁石の表面に
成膜するには、通常、以下の操作に従う。
すなわち、パリレンNの成膜を例にすると、p−キシ
リレンの2量体を用意し、それを蒸発炉中に導入して20
0℃以下、1Torr以下で蒸発させ、得られたガス状のp−
キシリレンを分解炉に導入して700℃以下、0.5Torr以下
で熱分解させる。次いで、該分解ガスを、稀土類鉄系磁
石を配置した蒸着室に導いて、常温、0.01〜0.2Torrの
条件下で磁石表面に蒸着させる。パリレンC、Dの成膜
の場合も同様の操作に基づく。かかるの操作は、パリレ
ン蒸着装置モデル1010(ユニオン・カーバイド社製)を
用いて行なうことができる。
上記パラキシリレン重合膜またはクロロパラキシリレ
ン重合膜の膜厚としては、十分な耐食性を確保するため
に、0.5〜50μmが好ましく、特に1〜20μmが好まし
い。
こうして本発明の高耐食性稀土類鉄系磁石を得るが、
上記方法において、プラズマ処理前あるいは処理後に、
磁石の表面を超音波洗浄等の手段で洗浄しても良い。
[作用] 前記のように稀土類鉄系磁石は一般に高分子樹脂との
密着性に欠け、特にパラキシリレン重合膜またはクロロ
パラキシリレン重合膜については著しい。本発明者らは
稀土類鉄系磁石を予めプラズマ処理することにより、パ
ラキシリレン等を重合膜が稀土類鉄系磁石にきわめて強
固に接着することを見出した。
即ち、プラズマ処理により磁石表面が接触角が低下す
ることにより、パラキシリレン等の重合膜に対する濡れ
性が改善される。また、プラズマ処理によりWBL層が除
去され、また磁石表面がエッチングされることによりパ
ラキシリレン等の重合膜の接着性が改善される。更に、
プラズマ中のイオン、ラジカル等により磁石の表面には
クロロパラキシリレン等の重合膜と化学結合可能な各種
のラジカル、OH基等の官能基が生じ、これらの種と重合
膜が反応しやすくなる。かかる作用によりパラキシリレ
ン等の重合膜の稀土類鉄系磁石への密着力が付与された
もの考えられる。
一方、パラキシリレン等の重合膜は、ガス及び水蒸気
透過性がきわめて低い樹脂であり、真空蒸着の際に材料
表面に不純物の混入が少なく、ピンホールが少ない均一
の膜厚の薄膜を形成できる等の種々の利点を有する。従
って、上記のプラズマ処理により、かかる重合膜の優れ
た特性を稀土類鉄系磁石の表面に的確に付与することが
できる。
更に本発明の方法は酸、アルカリ等を用いないため、
稀土類鉄系磁石の特性を変化させず、長期安定性に優れ
た稀土類鉄系磁石を提供することができる。また、本発
明に係るパラキシリレン等の重合膜は磁石を機械的な衝
撃から保護するが、密着性の向上に伴い一層優れた耐衝
撃性をもたらすことができる。
[実施例] 実施例1 Nd15Fe77B6からなる組成の合金を作製し、粗粉砕した
後、ジェットミルを用いて平均粒径3.5μmの磁性粉末
に微粉砕した。本磁性粉末を10kOeの磁場中で1.5トン/c
m2の圧力で成形した。その後Arガス雰囲気中で1100℃、
2時間焼結を行ない、続いて600℃、1hrの時効処理を行
なった。
得られた成形体の磁気特性は第1表に示す通りであ
る。
次いで、この成形体をプラズマ照射装置に装入し、プ
ラズマガスにO2を用い、ガス圧を0.1Torr、RF電源(13.
56MHz)100wの条件で成形体の表面をプラズマ処理し
た。表面の接触角は10゜であった。
次に、パリレン蒸着装置(モデル1010)を用いて上記
成形体にパリレンCを成膜した。この際、クロロ−p−
キシリレンの2量体を蒸発炉中に導入して150℃、1Torr
で蒸発させ、得られたガス状のクロロ−p−キシリレン
を熱分解炉に導入して650℃、0.3Torrで熱分解させた。
さらに、該分解ガスを上記成形体を配置した蒸着室に導
いて、25℃、0.05Torrの条件下で成形体表面に膜厚が2
μmになるように蒸着させた。
こうして本発明のパリレン被覆稀土類鉄系磁石を得た
(試料1)。
比較例1 比較のためプラズマ処理を行なわない以外は、実施例
1と同様にして磁石成形体を製造したパリレン樹脂を上
記成型体表面に蒸着した(比較試料1)。
しかし、パリレン樹脂は密着性がなく簡単にはがれ
た。
実施例2 原料を秤量し、溶融し、鋳造して、合金組成がNd9Fe
79.5Zr4B7.5(合金1)及びNd8.5Fe80Zr3.5B8(合金
2)の2種類の合金インゴッドを製造した。これらをそ
れぞれ高周波溶解し、Ar雰囲気中Cu単ロール(周速20m/
秒)の表面に射出して高速急冷して合金薄帯を得た。こ
れをAr雰囲気中、700℃で30分間熱処理した後、スタン
プミルで50〜200μmの平均粒子径となるように粉砕し
て磁石粉末を得た。
上記、磁石粉末に対して、2.5wt%のエポキシ樹脂を
混合し、5ton/cm2で加圧成形し、次いで180℃の温度で
樹脂硬化を行なった。得られた成形体の磁気特性は第2
表に示す通りである。
次いで、この成形体をプラズマ照射装置に装入し、プ
ラズマガスにArを用い、ガス圧を0.05Torr、RF電源(1
3.56MHz)電力200wの条件で成形体の表面をプラズマ処
理した。表面積の接触角は12゜であった。
次いで、パリレン蒸着装置(モデル1010)を用いて上
記成形体にパリレンCを成膜した。この際、クロロ−p
−キシリレンの2量体を蒸発炉中に導入して150℃、1To
rrで蒸発させ、得られたガス状のクロロ−p−キシリレ
ンを分解炉に導入して650℃、0.3Torrで熱分解させた。
さらに、該分解ガスを上記成形体を配置した蒸着室に導
いて、25℃、0.05Torrの条件下で成形体表面に2μmの
膜厚になるように蒸着させた(試料2)。
比較例2 比較のためプラズマ処理を行なわなかった以外は、実
施例2と同様にして磁石成形体を製造してパリレン樹脂
を上記成形体表面に蒸着した(比較試料2) しかし、接着性が悪く簡単にはがれた。
クロスカット試験 こうして得られた試料1、2及び比較試験1、2につ
いて磁石に対するパリレン被膜の接着性を評価するため
に以下のようなクロスカット試験を行なった:試料の表
面に1mm間隔で碁盤の目状にナイフ傷を入れ、接着テー
プを張り、引き剥したときのパリレン樹脂膜の剥れの度
合いを観察する。
試料1及び2は殆ど剥離しなかったのに対して、比較
試料1及び2は部分的に剥離していた。
試験結果を第3表中に示す。
耐湿性試験 本発明の稀土類鉄系磁石につき防錆性を評化するため
に以下に示すような条件で耐湿性試験を行なった。
環境条件:温度85℃、90%RH 得られた試験結果を第3表中に示す。
表面試験 1000時間耐湿性試験後の試料を光学顕微鏡を用いて倍
率50倍、400倍で観察した。
第3表の結果より、本発明の稀土類鉄系磁石は保護膜
としてのパラキシリレン等の重合膜の接着性が改善され
ており、耐食性が大幅に向上していることがわかる。
[発明の効果] 以上説明してきたように本発明の方法によれば、緻密
でピンホールが無いパリレン樹脂膜を強固に磁石表面に
接着してなる希土類鉄性磁石を提供できる。また本発明
の希土類鉄性磁石は従来の希土類鉄性磁石に比べ耐食性
において一層優れ且つ希土類磁石本来の磁気特性を保持
する。更に本発明による磁石における被覆は磁石表面と
強固に密着しているために耐衝撃性にも優れている。
従って、本発明の高耐食性希土類鉄性磁石は錆等の腐
食が発生しやすい苛酷な条件に有用であり、当業界にお
ける本発明の技術的価値は極めて高い。
フロントページの続き (72)発明者 柴原 正典 東京都中央区日本橋1丁目13番1号 テ ィーディーケイ株式会社内 (72)発明者 中谷 賢示 東京都中央区日本橋1丁目13番1号 テ ィーディーケイ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−9107(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01F 41/02

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プラズマ処理した稀土類鉄系磁石の表面に
    パラキシリレン重合膜またはクロロパラキシリレン重合
    膜を熱分解原料からのプラズマを用いない蒸着で成膜し
    てなる高耐食性稀土類鉄系磁石。
  2. 【請求項2】上記高耐食性稀土類鉄系磁石がボンド磁石
    である請求項1に記載の高耐食性稀土類鉄系磁石。
  3. 【請求項3】上記高耐食性稀土類鉄系磁石が焼結磁石で
    ある請求項1に記載の高耐食性稀土類鉄系磁石。
  4. 【請求項4】稀土類鉄系磁石の表面をプラズマ処理した
    後、該表面上にパラキシリレン重合膜またはクロロパラ
    キシリレン重合膜を熱分解原料からのプラズマを用いな
    い蒸着で成膜する高耐食性稀土類鉄系磁石の製造方法。
  5. 【請求項5】上記高耐食性稀土類鉄系磁石がボンド磁石
    である請求項4に記載の高耐食性稀土類鉄系磁石の製造
    方法。
  6. 【請求項6】上記高耐食性稀土類鉄系磁石が焼結磁石で
    ある請求項4に記載の高耐食性稀土類鉄系磁石の製造方
    法。
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