JP3234306B2 - 耐食性永久磁石 - Google Patents

耐食性永久磁石

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JP3234306B2
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magnet
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文秋 菊井
雅子 鈴木
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    • H01F1/0572Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes with a protective layer

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、高磁気特性を有しか
つ耐食性にすぐれたFe−B−Ra系永久磁石に係り、
耐食性、特に80℃、相対湿度90%の雰囲気に長時間
放置した場合の初期磁石特性からの劣化が少なく、きわ
めて安定した磁石特性を有するFe−B−Ra系永久磁
石に関する。
【0002】
【従来の技術】先に、NdやPrを中心とする資源的に
豊富な軽希土類を用いてB,Feを主成分とし、高価な
SmやCoを含有せず、従来の希土類コバルト磁石の最
高特性を大幅に超える新しい高性能永久磁石として、F
e−B−Ra系永久磁石が提案されている(特開昭59
−46008号公報、特開昭59−89401号公
報)。
【0003】前記磁石合金のキュリー点は、一般に30
0℃〜370℃であるが、Feの一部をCoにて置換す
ることにより、より高いキュリー点を有するFe−B−
Ra系永久磁石(特開昭59−64733号、特開昭5
9−132104号)を得ており、さらに、前記Co含
有のFe−B−Ra系希土類永久磁石と同等以上のキュ
リー点並びにより高い(BH)maxを有し、その温度
特性、特にiHcを向上させるため、希土類元素(R
a)としてNdやPr等の軽希土類を中心としたCo含
有のFe−B−Ra系希土類永久磁石のRaの一部にD
y、Tb等の重希土類のうち少なくとも1種を含有する
ことにより、25MGOe以上の極めて高い(BH)m
axを保有したままで、iHcをさらに向上させたCo
含有のFe−B−Ra系希土類永久磁石が提案(特開昭
60−34005号)されている。
【0004】しかしながら、上記のすぐれた磁気特性を
有するFe−B−Ra系磁気異方性焼結体からなる永久
磁石は主成分として、空気中で酸化し易い希土類元素及
び鉄を含有するため、磁気回路に組込んだ場合に、磁石
表面に生成する酸化物により、磁気回路の出力低下及び
磁気回路間のばらつきを惹起し、また、表面酸化物の脱
落による周辺機器への汚染の問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そこで、上記のFe−
B−Ra系永久磁石の耐食性の改善のため、磁石体表面
に無電解めっき法あるいは電解めっき法により耐食性金
属めっき層を被覆した永久磁石(特願昭58ー1623
50号)が提案されているが、このめっき法では永久磁
石体が焼結体で有孔性のため、この孔内にめっき前処理
での酸性溶液またはアルカリ溶液が残留し、経年変化と
ともに腐食する恐れがあり、また磁石体の耐薬品性が劣
るため、めっき時に磁石表面が腐食されて密着性、防蝕
性が劣る問題があった。また、耐食性めっきを設けて
も、温度60℃、相対湿度90%の条件下の耐食性試験
で100時間放置にて、磁石特性は初期磁石特性の10
%以上劣化し、非常に不安定であった。
【0006】この発明は、Fe−B−Ra系永久磁石の
耐食性の改善を目的とし、特に温度80℃、相対湿度9
0%の雰囲気条件下で長時間放置した場合の初期磁石特
性からの劣化を極力少なくし、安定した高磁石特性を有
するFe−B−Ra系永久磁石を安価に提供することを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は、すぐれた耐
食性、特に温度80℃、相対湿度90%の雰囲気条件下
で長時間放置した場合においても、その磁石特性が安定
したFe−B−Ra系永久磁石を目的に、永久磁石体の
表面処理について種々研究した結果、特定成分を有する
Fe−B−Ra系磁石体表面に、スズアルコキシド化合
物溶液を用いて熱分解法により酸化錫被覆層を被着する
ことにより、すぐれた耐食性ときわめて安定した磁石特
性が安価に得られることを知見し、この発明を完成した
ものである。
【0008】すなわち、この発明は、主相が正方晶相か
らなるFe−B−Ra系永久磁石体表面に、Cを100
ppm〜1000ppm含有する膜厚0.1μm〜1μ
mの酸化錫膜を有することを特徴とする耐食性永久磁石
である。
【0009】この発明において、磁石体表面の酸化錫被
膜層は、スズアルコキシド化合物溶液(一般式 Sn
(OR)n、R:アルキル基またはアルキル基+他の官
能基、n:酸化数)に浸漬又はスプレーした磁石体表面
を乾燥後、200℃〜450℃に30分〜10時間の熱
処理により被膜されたもので、この工程を2回以上繰り
返して、所要の膜厚を得る。
【0010】かかる酸化錫膜の厚みは0.1μm〜1μmが好
ましい。酸化錫膜厚が0.1μm未満では十分な耐食性が得
られず、また、1μmを超えると被膜内での剥離が生じや
すくなる恐れがあり、好ましくないため、0.1μm〜1μm
厚みとする。また、この発明の酸化錫膜中には、Cを100
ppm〜1000ppm含有することを特徴とするが、C量が100pp
m未満では膜内でクラックが生じ、1000ppmを超えると熱
分解が十分でなく、好ましくないためである。
【0011】この発明の永久磁石に用いる希土類元素R
aは、組成の10原子%〜30原子%を占めるが、N
d、Pr、Dy、Ho、Tbのうち少なくとも1種、あ
るいはさらに、La、Ce、Sm、Gd、Er、Eu、
Tm、Yb、Lu、Yのうち少なくとも1種を含むもの
が好ましい。また、通常Raのうち1種をもって足りる
が、実用上は2種以上の混合物(ミッシュメタル,ジジ
ム等)を入手上の便宜等の理由により用いることができ
る。なお、このRaは純希土類元素でなくてもよく、工
業上入手可能な範囲で製造上不可避な不純物を含有する
ものでも差支えない。Raは、上記系永久磁石における
必須元素であって、10原子%未満では結晶構造がα−
鉄と同一構造の立方晶組織となるため、高磁気特性、特
に高保磁力が得られず、30原子%を超えるとRaリッ
チな非磁性相が多くなり、残留磁束密度(Br)が低下
してすぐれた特性の永久磁石が得られない。よって、R
a10原子%〜30原子%の範囲が望ましい。
【0012】Bは、上記系永久磁石における必須元素で
あって、2原子%未満では菱面体構造が主相となり、高
い保磁力(iHc)は得られず、28原子%を超えると
Bリッチな非磁性相が多くなり、残留磁束密度(Br)
が低下するため、すぐれた永久磁石が得られない。よっ
て、Bは2原子%〜28原子%の範囲が望ましい。
【0013】Feは、上記系永久磁石において必須元素
であり、65原子%未満では残留磁束密度(Br)が低
下し、80原子%を超えると高い保磁力が得られないの
で、Feは65原子%〜80原子%の含有が望ましい。
また、Feの一部をCoで置換することは、得られる磁
石の磁気特性を損うことなく、温度特性を改善すること
ができるが、Co置換量がFeの20%を超えると、逆
に磁気特性が劣化するため、好ましくない。Coの置換
量がFeとCoの合計量で5原子%〜15原子%の場合
は、(Br)は置換しない場合に比較して増加するた
め、高磁束密度を得るために好ましい。
【0014】また、Ra、B、Feの他、工業的生産上
不可避的不純物の存在を許容でき、例えば、Bの一部を
4.0wt%以下のC、2.0wt%以下のP、2.0
wt%以下のS、2.0wt%以下のCuのうち少なく
とも1種、合計量で2.0wt%以下で置換することに
より、永久磁石の製造性改善、低価格化が可能である。
さらに、Al、Ti、V、Cr、Mn、Bi、Nb、T
a、Mo、W、Sb、Ge、Sn、Zr、Ni、Si、
Zn、Hf、のうち少なくとも1種は、Fe−B−Ra
系永久磁石材料に対してその保磁力、減磁曲線の角型性
を改善あるいは製造性の改善、低価格化に効果があるた
め添加することができる。なお、添加量の上限は、磁石
材料の(BH)maxを20MGOe以上とするには、
(Br)が少なくとも9kG以上必要となるため、該条
件を満す範囲が望ましい。
【0015】また、この発明の永久磁石は平均結晶粒径
が1〜80μmの範囲にある正方晶系の結晶構造を有す
る化合物を主相とし、体積比で1%〜50%の非磁性相
(酸化物相を除く)を含むことを特徴とする。この発明
による永久磁石は、保磁力iHc≧1kOe、残留磁束
密度Br>4kG、を示し、最大エネルギー積(BH)
maxは、(BH)max≧10MGOeを示し、最大
値は25MGOe以上に達する。
【0016】
【作用】この発明による金属被覆層を有するFe−B−
Ra系永久磁石が、苛酷な雰囲気条件下において、初期
磁石特性からの劣化が少なく、磁石特性値が極めて安定
する理由は未だ明らかではない。しかし、前記Fe−B
−Ra系焼結磁石体表面に、めっき法によりNi、C
u、Sn、及びCo、Cr、Zn等から選ばれた金属の
少なくとも1種からなる金属層を被着した場合は、温度
60℃、相対湿度90%に100時間放置の苛酷な耐食
性試験条件で、その磁石特性値は劣化し不安定となる
が、これに対して、前記焼結磁石体表面に特定膜厚を有
する酸化錫被膜層を有するこの発明による金属被覆層を
形成することにより、該金属被覆層は緻密となり、湿
気、ガス等の外部環境の変化に対して、永久磁石を完全
に保護できることが明らかとなった。
【0017】
【実施例】実施例1 公知の鋳造インゴットを粉砕し、微粉砕後に成形、焼
結、熱処理後に、16Nd−77Fe−7B組成の径1
2mm×厚み2mm寸法の磁石体試験片を得た。その磁
石特性を表1に示す。
【0018】次に、Sn(OC374 10grをト
リエタノールアミン1lに溶解して、Snアルコキシド
溶液を調製し、この溶液をよく撹拌した後、前記磁石体
試験片を浸漬し、引き上げて、80℃で乾燥後、Ar雰
囲気中で400℃に5時間の熱処理にて酸化錫被膜を生
成し、前記作業を繰り返して、酸化錫膜0.8μmの被
膜を得た。膜中のC量は300ppmであった。得られ
た永久磁石は表面に金属光沢を有していた。次に、IC
AP575型発光プラズマ分光分析計を用いて測定し
た、前記永久磁石の発光プラズマ分光分析の結果では、
試料重量当り、SnO2は0.20wt%、SnO2層厚
は0.8μmであった。
【0019】その後、得られたこの発明の永久磁石を、
温度80℃、相対湿度90%の条件下で500時間放置
した後の磁石特性、及びその劣化状況を測定した。その
結果を表1に表す。
【0020】比較例1 実施例1と同一組成、同一製造条件で得られた焼結磁石
体に、実施例1のめっき条件と同一条件で無電解めっき
を行った。生成Niめっき厚は12μmであり、鈍い金属光
沢を有していた。
【0021】
【表1】
【0022】この比較焼結磁石体の耐食試験前後の磁石
特性の劣化は、温度60℃、相対湿度90%の条件下で
100時間保持にて、その磁石特性は10.5%の劣化
を生じ、その後、急激に劣化は進行し、500時間では
全面に錆が発生していた。この発明による酸化錫被膜を
有する永久磁石は、表1の耐食試験前後の磁石特性及び
該特性の劣化率に明らかなように、初期磁石特性からの
劣化が少なく、すぐれた耐食性と磁石特性安定性を有す
ることが明らかである。
【0023】
【発明の効果】この発明によるFe−B−Ra系永久磁
石体は、実施例の如く、苛酷な耐食試験条件、特に、温
度80℃、相対湿度90%の条件下で、500時間放置
した後、その磁石特性の劣化は初期磁石特性の5%以下
の低下にすぎず、現在、最も要求されている高性能かつ
安価な永久磁石として極めて適している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01F 1/032 - 1/08 H01F 7/02,41/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主相が正方晶相からなるFe−B−Ra
    系永久磁石体表面に、Cを100ppm〜1000pp
    m含有する膜厚0.1μm〜1μmの酸化錫膜を有する
    ことを特徴とする耐食性永久磁石。
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