JP3234448B2 - 高耐蝕性永久磁石の製造方法 - Google Patents

高耐蝕性永久磁石の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、希土類永久磁石、特に
高耐蝕性を有するR−Fe −B系永久磁石及びその製造
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】希土類永久磁石は優れた磁気特性により
電気・電子機器の分野で多用されており、近年益々その
高性能化が要求されている。この内、R−Fe −B系永
久磁石は、従来のR−Co 系永久磁石と比較すると、R
−Fe −B系永久磁石の主要元素であるNd がR−Co
系永久磁石の主要元素であるSm より資源的に豊富に存
在すること、供給が安定しないCo を大量に使用しない
ことから原材料費が安価であり、磁気特性もR−Co 系
永久磁石をはるかにしのぐ極めて優れた永久磁石材料で
あるため、これまでR−Co 系永久磁石が使用されてき
た小型磁気回路がこれによって代替されるだけではな
く、コスト面からハードフェライトあるいは電磁石が使
用されていた分野にも広く応用されようとしている。し
かしながら、このR−Fe −B系永久磁石は大気中の湿
度と極めて容易に反応し酸化するという欠点を有してい
る。酸化は磁石表面上に酸化物が生成するだけではな
く、表面から内部へ結晶粒界を通じて腐蝕が進行し、い
わゆる粒界腐蝕の現象を生じるが、これはR−Fe −B
系永久磁石の粒界に非常に活性なRリッチ相が存在する
ためである。粒界の腐蝕は極めて大きな磁気特性の劣化
を引き起こし、もし実用時に腐蝕が進行すれば、磁石を
組み込んだ機器の性能を低下させ、機器周辺を汚染する
等の問題が生じる。
【0003】このようなR−Fe −B系永久磁石の欠点
を克服するため各種の表面処理方法が提案されている
が、特にニッケルめっきは、樹脂塗装、Al イオンプレ
ーティング、化成処理、その他の表面処理と比べて、機
械的強度が高い、被覆層自体の吸湿性がきわめて少な
い、ピンホールが少ないといった利点を有しているた
め、一般に広く使用されている。
【0004】しかしながら、ピンホールが少ないとは言
え、ピンホールが皆無であるというわけにはいかず、さ
らなる耐蝕性の向上を目指して、各種多層めっきが提案
されている。たとえば、特開平1-268004号公報では、下
地として無光沢金属めっきを施し、その上にピンホール
の少ない被覆層を設けることで耐蝕性の向上を図ってい
る。また、特開平1-42805 号公報ではCu 層とNi-Pの
二重層を設けることで耐蝕性を改善している。さらに
は、特開平2-23603 号公報、特開平4-253306号公報のよ
うにニッケルめっき層内のイオウ濃度を変化させた層を
積層することで高耐蝕性を目指したものもある。その他
多様な組み合わせの多層めっきが提案されている。さら
には、ニッケルめっきを施した後に、耐蝕性樹脂層や耐
蝕性化成被膜を有したものも提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、R−F
e −B系永久磁石の耐蝕性に対する要求は近年ますます
厳しくなり、上記手法よりもさらに耐蝕性を改善するこ
とが必要となってきている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決しようと鋭意努力した結果、本発明に至った。す
なわち、本発明は下記(1)〜()からなり、前記問
題点を解決するものである。 ()R−Fe −B系永久磁石(Rは、Yを含む希土類
元素の少なくとも一種)の表面にビッカース硬度500
以下のニッケル又は亜鉛めっき層を被覆した後、機械的
な衝撃を該永久磁石に与えて該ニッケル又は亜鉛めっき
層のピンホールをつぶし、次いでその上にビッカース硬
度500〜1500の金属めっき層を被覆することを特
徴とする高耐蝕性永久磁石の製造方法。 ()R−Fe −B系永久磁石(Rは、Yを含む希土類
元素の少なくとも一種)の表面に、機械的な衝撃を該永
久磁石に与えながらビッカース硬度500以下のニッケ
ル又は亜鉛めっき層を被覆して該ニッケル又は亜鉛めっ
き層のピンホールをつぶし、次いでその上にビッカース
硬度500〜1500の金属めっき層を被覆することを
特徴とする高耐蝕性永久磁石の製造方法。 (ビッカース硬度500以下のニッケルめっき層が
無光沢ニッケルめっき層であり、ビッカース硬度500
〜1500の金属めっき層が光沢ニッケルめっき層であ
る上記()または()に記載の高耐蝕性永久磁石の
製造方法。 (ビッカース硬度500以下のニッケル又は亜鉛
っき層の膜厚とビッカース硬度500〜1500の金属
めっき層の膜厚の比が、6:4〜8:2である上記
)〜()のいずれかに記載の高耐蝕性永久磁石の
製造方法。以下に、本発明を詳しく説明する。
【0007】本発明の高耐蝕性永久磁石は、その表面に
硬度の低いニッケル又は亜鉛めっき層と硬度の高い金属
めっき層からなる2重層を有する。金属めっき被膜の硬
度はビッカース硬度計などで測定されるが、金属めっき
被膜の硬度をビッカース硬度計で測定する場合には、素
地の影響を避けるようにして測定しなければならない。
本発明の硬度の低いニッケル又は亜鉛めっき層はビッカ
ース硬度(Hv )500 以下、硬度の高い金属めっき層は
ビッカース硬度(Hv )500 〜1500とする。硬度の低い
ニッケル又は亜鉛めっき層のビッカース硬度(Hv )が
500 を超えた場合には、機械的衝撃を加えた際に金属め
っき被膜が塑性変形をおこさずピンホールがつぶれない
上に、機械的衝撃によって金属めっき被膜に割れなどが
発生しやすくなるため、不適である。また、硬度の高い
金属めっき層のビッカース硬度(Hv )が500 未満の時
には、永久磁石表面の耐摩耗性が確保できず、また、キ
ズがつきやすくなるため、1500を超えた場合は、めっき
にクラックが生じやすくなるため、好ましくない。
【0008】本発明におけるビッカース硬度500以下
のニッケル又は亜鉛めっき層としては、無光沢ニッケル
めっき層、亜鉛めっき層などがあり、ビッカース硬度5
00〜1500の金属めっき層としては、光沢ニッケル
めっき層、ニッケル合金めっき層、無電解ニッケル−リ
ンめっき層、クロムめっき層などがある。これらの中か
ら種々の組み合わせで永久磁石表面に二重層を形成する
が、無光沢ニッケルめっき層と光沢ニッケルめっき層の
組み合わせが、好ましい。
【0009】本発明では、R−Fe −B系永久磁石表面
ビッカース硬度500以下のニッケル又は亜鉛めっき
層とビッカース硬度500〜1500の金属めっき層と
の二重層を設けるが、その被膜を設ける際に、まず、R
−Fe −B系永久磁石表面にビッカース硬度500以下
のニッケル又は亜鉛めっき層を設け、次いで、機械的な
衝撃を加えてそのニッケル又は亜鉛めっき層に存在する
ピンホールをつぶして永久磁石表面と大気とを遮断し、
その後、ビッカース硬度500〜1500の金属被膜を
被覆する。または、機械的な衝撃を与えながらビッカー
ス硬度500以下のニッケル又は亜鉛めっき層を永久磁
石表面に被覆してピンホールをつぶし、ついで、ビッカ
ース硬度500〜1500の金属被膜を被覆する。
【0010】機械的な衝撃をビッカース硬度500以下
のニッケル又は亜鉛めっき層に与えるには、例えば、直
径1〜30mm程度の鋼球を硬度の低いニッケル又は亜鉛
っき層にぶつけるなどの方法がある。ただし、機械的衝
撃力が大きすぎると永久磁石体を破損してしまうため、
注意が必要である。永久磁石体が破損してしまう衝撃力
は、その永久磁石体の形状や寸法などによって大きく異
なってくるため、数値限定するのが困難である。そのた
め、機械的衝撃力を永久磁石体に与えるときには、事前
にその衝撃力によって被処理物である永久磁石体が破損
してしまわないことを確認することが望ましい。また、
機械的衝撃力が弱すぎる場合には、ピンホールがつぶれ
ず、本発明の効果は得られない。
【0011】本発明によるR−Fe −B系永久磁石表面
の、ビッカース硬度500以下のニッケル又は亜鉛めっ
き層の膜厚とビッカース硬度500〜1500の金属め
っき層の膜厚の比は、6:4〜8:2とするのが好まし
い。耐蝕性がこの範囲内で更に向上するためである。ま
た、二重の耐蝕性金属被膜の厚さはそれぞれ、ビッカー
ス硬度500以下のニッケル又は亜鉛めっき層が1〜2
0μm、好ましくは5〜15μm、ビッカース硬度50
0〜1500の金属めっき層が1〜15μm、好ましく
は2〜10μmであり、これら二重の金属めっき層の合
計の厚みは5〜30μmが適当である。合計膜厚が30
μmより厚いと、めっきに要する時間及び薬剤量が多大
で費用がかかり過ぎるため実用的でない。5μm未満で
は、めっき膜が薄すぎて耐蝕性が劣化してしまう。
【0012】本発明のR−Fe −B系永久磁石は、R
(Rは、Yを含む希土類元素の少なくとも一種)、Fe
、Bを主要元素とし、その組成は、Rが5〜40重量
%、Feが50〜90重量%、Bが0.2〜8重量%で
あることが好ましい。Rの量が、5重量%未満ではα−
Fe の析出量が多くなり過ぎて高保磁力が得られず、ま
た40重量%を超えるとRを含む非磁性相が多くなり過
ぎて残留磁束密度が低下してしまう。Fe の量は50重量
%未満では残留磁束密度が低くて磁石特性が得られず、
90重量%より多いとα−Fe の析出量が多くなり過ぎ
て高保磁力が得られない。B量は0.2重量%未満では
保磁力が得られず、8重量%より多いとBリッチな非磁
性相が多くなり過ぎて残留磁束密度が低下する。また、
磁気特性改善のために、C、Al 、Si 、Ti 、V、C
r 、Mn 、Co、Ni 、Cu 、Zn 、Ga 、Zr 、Nb
、Mo 、Ag 、Sn 、Hf 、Ta 、Wなどの元素を添
加したものも本発明に含まれる。これら添加元素の添加
量は、Coが30重量%以下、好ましくは0.5〜20
重量%であり、その他の添加元素は合計で8重量%以下
とするのがよい。Co は残留磁束密度の改善のために添
加するものであるが、その量が30重量%を超えると保
磁力が低下する。その他の添加元素は、合計で8重量%
を超えると磁気特性が劣化してしまうので避けるべきで
ある。
【0013】以上のような組成になるように原料を配合
し、高周波溶解炉などを用いて溶解、鋳造してインゴッ
トを作製し、そのインゴットをジョークラッシャー、ス
タンプミルなどで粗粉砕した後、ボールミル、ジェット
ミルなどで微粉砕し、平均粒径1〜20μmの微粉末を得
る。この微粉末を磁場中で成形を行い、1000〜1250℃で
0.5 〜10時間焼結し、最後に400 〜900 ℃で熱処理し、
R−Fe −B系永久磁石を製造する。なお、R−Fe −
B系合金は非常に酸化しやすいため、上記の工程は真空
中またはアルゴンガス中などの不活性雰囲気中で行われ
る。
【0014】
【作用】本発明によれば、R−Fe −B系永久磁石表面
に第1層目としてビッカース硬度500以下のニッケル
又は亜鉛めっき層を施し、その第1層目の金属めっき層
に存在するピンホールを機械的な衝撃を加えてつぶして
しまうため、第1層目のピンホールは塞がってしまい、
永久磁石表面は完全に大気と遮断される。しかしなが
ら、ビッカース硬度500以下のニッケル又は亜鉛めっ
き層だけでは機械的強度が十分ではないので、さらにそ
の上に、ビッカース硬度500〜1500の金属被膜を
施すことにより永久磁石の表面被膜の耐摩耗性を確保す
る。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施態様を実施例を挙げて具
体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるもので
はない。 実施例1〜実施例 重量%で32Nd −59.3Fe −7Co −1.2 B−0.5 Al
組成となるように、純度99.9wt%以上の各原料金属を、
誘導加熱高周波溶解炉を用いてアルゴン雰囲気中で溶
解、鋳造し合金インゴットを作製した。この合金インゴ
ットをアルゴン雰囲気中1100℃×24時間の均質化熱処理
を行った後、アルゴン雰囲気中でジョークラッシャー、
ブラウンミルを用いて粗粉砕し、次いで、窒素ガスを用
いたジェットミルで微粉砕を行い、平均粒径5μmのR
−Fe −B系磁石粉を作製した。この磁石粉を15kOeの
磁場を印加し磁場印加方向と垂直方向に1ton/cm2の圧
力をかけて成形を行った。この成形体をアルゴン雰囲気
中にて1060℃で90分焼結を行い、その後、さらに540 ℃
で時効熱処理を行い、永久磁石とした。得られた永久磁
石から30mm×20mm×10mmの試験片を切り出した。この試
験片に表1中、実施例1〜に記した硬度の低いニッケ
めっき層をそれぞれ施した後、直径が15mmの鋼球を試
験片表面にぶつけて機械的衝撃を与え、次いで、表1に
記した種々の硬度の高い金属めっき層を被覆した。被覆
した各試験片を60℃、95%相対湿度の試験槽中に600 時
間保持した後、外観を観察して、耐蝕性を評価した。結
果を表1に示す。
【0016】比較例1〜比較例5 切り出した試験片に機械的衝撃を与えなかった以外は実
施例1〜実施例と同様に行った。これらの耐蝕試験の
結果も表1に記す。
【0017】
【表1】
【0018】実施例 試験片を切り出した後に、鋼球を試験片表面にぶつけて
機械的衝撃を与えながら、硬度の低いニッケルめっき層
を試験片表面に施した以外は実施例1〜実施例と同様
にして行った。これらの耐蝕試験の結果を表2に示す。
【0019】
【表2】
【0020】
【発明の効果】本発明により、高耐蝕性のR−Fe −B
系永久磁石を得ることができる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−94914(JP,A) 特開 平5−82320(JP,A) 特開 昭63−771034(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01F 1/04 H01F 41/02 C23C 18/31

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 R−Fe −B系永久磁石(Rは、Yを含
    む希土類元素の少なくとも一種)の表面にビッカース硬
    度500以下のニッケル又は亜鉛めっき層を被覆した
    後、機械的な衝撃を該永久磁石に与えて該ニッケル又は
    亜鉛めっき層のピンホールをつぶし、次いでその上に
    ッカース硬度500〜1500の金属めっき層を被覆す
    ることを特徴とする高耐蝕性永久磁石の製造方法。
  2. 【請求項2】 R−Fe −B系永久磁石(Rは、Yを含
    む希土類元素の少なくとも一種)の表面に、機械的な衝
    撃を該永久磁石に与えながらビッカース硬度500以下
    のニッケル又は亜鉛めっき層を被覆して該ニッケル又は
    亜鉛めっき層のピンホールをつぶし、次いでその上に
    ッカース硬度500〜1500の金属めっき層を被覆す
    ることを特徴とする高耐蝕性永久磁石の製造方法。
  3. 【請求項3】 ビッカース硬度500以下のニッケル
    っき層が無光沢ニッケルめっき層であり、ビッカース硬
    度500〜1500の金属めっき層が光沢ニッケルめっ
    き層である請求項または請求項に記載の高耐蝕性永
    久磁石の製造方法。
  4. 【請求項4】 ビッカース硬度500以下のニッケル又
    は亜鉛めっき層の膜厚とビッカース硬度500〜150
    0の金属めっき層の膜厚の比が、6:4〜8:2である
    請求項1〜3のいずれかに記載の高耐蝕性永久磁石の製
    造方法。
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