JP3740552B2

JP3740552B2 - 磁石の製造方法

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Publication number: JP3740552B2
Application number: JP2001133665A
Authority: JP
Inventors: 良太内山; 智実山本; 剛一西沢
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2006-02-01
Anticipated expiration: 2021-04-27
Also published as: JP2002329629A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転機器などに使用可能な磁石の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｒ（ＲはＹを含む希土類元素の一種以上）、ＴＭ（ＴＭはＦｅを主成分とする遷移元素）およびホウ素を含むＲ−ＴＭ−Ｂ系磁石は、優れた磁気特性を有することが知られている。しかしながら、このＲ−ＴＭ−Ｂ系磁石は、一般の鉄鋼材質と比較して、非常に腐食し易いという大きな欠点を有している。そこで、この欠点を補うために、磁石の表面には、メッキ、イオンプレーティング、樹脂コーティングなどの様々な表面処理が施されてきた。
【０００３】
近年では、電気機器の小型化や省エネルギー化に伴い、高性能な磁石が要求される中で、同時に低コスト化も要求されている。特に、従来施されてきた表面処理の性能を必要としない用途も増えてきており、表面処理の低コスト化が強く要求されるようになってきている。また、各種モータ機器の高効率化を実現する上で、磁石に表面処理を施して形成される保護被膜による磁気特性の損失も無視できなくなっている。
【０００４】
従来から、Ｒ−ＴＭ−Ｂ系磁石の簡便な防錆処理手法として、化成処理やアルカリ珪酸塩に浸漬する手法が知られている。
【０００５】
化成処理は、クロム酸系およびリン酸塩系に大別されるが、クロム酸処理は、近年の環境問題から撤廃される傾向にある。
【０００６】
特公平４−２２００８号公報では、Ｒ−ＴＭ−Ｂ系磁石の表面をリン酸塩処理することで、磁石表面にリン酸塩で構成される化成被膜を形成する方法が開示されている。しかしながら、通常のリン酸塩処理をＲ−ＴＭ−Ｂ系磁石に行うと、磁石組織内のガルバニ腐食により、Ｒ−ｒｉｃｈ相が選択的に溶出して化成被膜が十分に形成されないため、耐食性が得られないという欠点を有する。
【０００７】
特開平９−７８６７号公報や特開平１０−１５４６１１号公報では、Ｒ−ＴＭ−Ｂ系磁石をアルカリ珪酸塩水溶液で処理して加熱乾燥することで、磁石表面にガラス状保護被膜を形成する方法が開示されている。
しかしながら、これらの公報に記載の方法で得られる磁石は、そのガラス状保護被膜にアルカリ成分を多く含む。この被膜に含まれるアルカリ成分は水分を吸湿する性質を有するので、被膜の耐食性が低下し易い。また、アルカリ成分を含む被膜は、水分に接触すると再溶解する性質も有する。被膜が溶出すると、被膜の接着強度が低下し、しかも各種機器に組み込まれた場合に磁石周辺を汚染してしまう不都合を生じうる。さらに、高温で加熱乾燥を行うと、被膜にクラックが生じ易く、これにより耐食性を低下させるという不具合も生じうる。
【０００８】
そこで、特開２０００−４０６０９号公報では、次に示す磁石の防錆処理方法が開示されている。まず、上述した特開平９−７８６７号公報や特開平１０−１５４６１１号公報と同様に、Ｒ−ＴＭ−Ｂ系磁石をアルカリ珪酸塩水溶液で処理して加熱乾燥することで、磁石表面にガラス状保護被膜を形成する。次に、このガラス状保護被膜を水洗する。これにより、被膜中に残存するアルカリ成分を除去し、耐食性の低下や磁石周辺の汚染を防止しようとするものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２０００−４０６０９号公報に記載の方法による水洗のみでは、磁石表面に形成されたガラス状保護被膜から、これに含まれるアルカリ成分を十分に除去することは困難であり、しかも水洗時に被膜が再溶解してしまうという欠点を有する。このため、得られる磁石の品質にバラツキを生じやすいといった欠点があった。特に高温での乾燥は、被膜のクラックなどの発生要因となり、品質を損なうという問題を生じていた。
【００１０】
なお、特開平４−６８０７号公報では、次に示す磁石の防錆処理方法が開示されている。まず、Ｒ−ＴＭ−Ｂ系磁石をアルカリ珪酸塩水溶液に浸漬して加熱乾燥することで、磁石表面に５０μｍ程度の厚膜のガラス状保護被膜を形成する。次に、この厚膜のガラス状保護被膜を硝酸で処理して加熱乾燥する。次に、硝酸処理後のガラス被膜を無電解メッキ処理することで、ガラス被膜の欠陥部に金属を析出させる。すなわち、特開平４−６８０７号公報に記載の方法は、磁石表面に厚膜のガラス状保護膜を形成した後、このガラス被膜の欠陥部を金属で埋めることで、磁石の耐食性および耐摩耗性を向上させようとするものである。確かに、ガラス被膜を厚膜で形成しているため、磁石の耐摩耗性は向上すると考えられる。
【００１１】
しかしながら、硝酸による処理では、被膜に欠陥があった場合に腐食を進行させてしまう不都合を有する。特に被膜を薄膜にした場合では、得られる磁石の品質を低下させることになる。
【００１２】
また、硝酸処理後のガラス被膜を無電解メッキ処理すると、以下のような不都合を生じる。第１に、次亜リン酸ナトリウムの反応で発生する水素ガスにより、磁石本体が水素吸蔵して脆化してしまう。第２に、無電解メッキ処理前に活性化処理として塩化パラジウムを使用するが、この際、液中の塩素によって磁石本体が侵されることがある。第３に、ガラス被膜の欠陥部に電解液が溜まると、洗浄しても容易には除去されないため、ここを起点として腐食が開始される。
【００１３】
本発明の目的は、耐食性や接着性に優れ、磁石周辺を汚染するおそれが少ない保護被膜を有する磁石を安価に製造できる磁石の製造方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る磁石の製造方法は、
希土類元素を含む磁石本体の表面にアルカリ珪酸塩被膜を形成する工程と、
前記アルカリ珪酸塩被膜を、ホウ酸、シュウ酸および亜硫酸から選ばれる少なくとも一つを含む酸性水溶液で処理する工程とを有する。
【００１５】
前記酸性水溶液による前記アルカリ珪酸塩被膜の処理方法は、特に限定されず、前記アルカリ珪酸塩被膜を酸性水溶液に浸漬してもよいし、あるいは前記アルカリ珪酸塩被膜に前記酸性水溶液を塗布してもよいが、作業性の点では、前記アルカリ珪酸塩被膜を前記酸性水溶液に浸漬することが好ましい。
【００１６】
前記酸性水溶液が８０℃以下に調製されていることが好ましい。
前記酸性水溶液での処理時間が３０分以内であることが好ましい。
前記酸性水溶液のｐＨが３以上に調製されていることが好ましい。
【００１７】
前記磁石本体の表面に形成するアルカリ珪酸塩被膜の厚みは、特に限定されないが、品質および磁気特性の面で、０．０１μｍ以上５μｍ以下で形成することが好ましい。
【００１８】
前記磁石本体の表面にアルカリ珪酸塩被膜を形成する方法は、特に限定されず、磁石本体をアルカリ珪酸塩水溶液に浸漬して形成してもよいし、あるいは磁石本体にアルカリ珪酸塩水溶液を塗布して形成してもよい。
【００１９】
前記磁石本体の表面にアルカリ珪酸塩被膜を形成するために用いるアルカリ珪酸塩水溶液には、Ｍ_２Ｏ・ｎＳｉＯ_２（ただし、ＭはＮａまたはＫ）がＳｉＯ_２換算で３〜５０％含有してあり、Ｍ_２Ｏ（ただし、ＭはＮａまたはＫ）に対するＳｉＯ_２のモル比（ｎ＝ＳｉＯ_２／Ｍ_２Ｏ）が０．５〜１５であることが好ましい。
【００２０】
前記磁石本体は、希土類元素を含んで構成されていれば、特にその材質は限定されないが、Ｒ（ＲはＹを含む希土類元素の一種以上）、ＴＭ（ＴＭはＦｅを主成分とする遷移元素）およびホウ素を含むＲ−ＴＭ−Ｂ系希土類磁石で構成してあることが好ましい。
【００２１】
【作用】
一般に、アルカリ金属との塩以外の珪酸塩は、水に難溶であり、アルカリ珪酸塩のみが水に対して良好な溶解性を示すことから、アルカリ珪酸塩の水溶液は、この塩の保護被膜を形成する上で取り扱い性に優れている。その反面、アルカリ珪酸塩水溶液を用いて形成されたアルカリ珪酸塩の保護被膜には、アルカリ成分が含まれるため、そのままでは再び水に接すると溶解するという欠点がある。
【００２２】
本発明に係る磁石の製造方法では、希土類元素を含む磁石本体の表面に形成されたアルカリ珪酸塩被膜を特定の酸を含む酸性水溶液で処理する。
【００２３】
特定の酸で処理した後、純水で洗浄するといった簡便な方法によっても、磁石本体の表面に形成されたアルカリ珪酸塩被膜中のアルカリ成分は完全に中和されて除去され、前記アルカリ珪酸塩被膜の少なくとも表面に安定化した珪酸被膜が形成される。その結果、得られる磁石に耐食性が付与される。また、処理後の被膜は安定化しているので、その後に水と接触しても被膜が再溶解することはない。これにより、被膜の接着強度が低下することはなく、高い接着性を維持でき、しかもモータ機器などに組み入れた後に磁石周辺を汚染することもない。
【００２４】
また、特開平４−６８０７号公報では、５０μｍ程度の厚膜で磁石の耐食性を確保しているが、本発明では、０．０１〜５μｍ程度の薄膜でも磁石の耐食性や密着性を確保することができる。被膜が極めて薄い場合には、所定サイズの磁石において磁石本体が占める体積割合を大きく取ることができ、従来よりも多くの磁束を得ることが可能となる。
【００２５】
なお、上述したように、特開平４−６８０７号公報に記載されているように、硝酸処理後のガラス被膜を無電解メッキ処理すると、ガラス被膜の欠陥部に電解液が溜まり、ここを起点として腐食が開始されてしまうが、本発明のように、特定の酸で処理することにより、磁石本体の腐食発生起点であるＮｄなどのＲ−ｒｉｃｈ相との間で不溶性塩を生成するため、腐食が確実に防止される。
【００２６】
本発明に係る磁石の具体的な用途は、特に限定されないが、各種産業用回転機器、民生用回転機器、光ピックアップ装置などが例示される。産業用回転機器としては、自動車やオートバイなどに使用される各種モータ；工作機械の駆動系などが例示される。民生用回転機器としては、ＶＴＲ、ＣＤ、ＭＤ、ＤＶＤ、カセットステレオなどに使用される各種モータ；ＯＡ機器（コンピュータ、プリンタ、複写機など）のモータなどが例示される。光ピックアップ装置は、記録媒体である光ディスクに情報を記録再生するためのものであり、一般に、対物レンズを光ディスクのトラッキング方向やフォーカス方向に移動させる対物レンズ駆動装置と、取り付け台上に光源や受光部などが設けられ、対物レンズを介して、光ディスクにレーザ光を投射し、その反射光を検出する光学系ブロックと、から構成される。本発明の磁石を光ピックアップ装置に用いる場合、当該磁石は、対物レンズ駆動装置の構成部材である磁気回路に用いられる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本実施形態では、希土類磁石の一例として、Ｒ−ＴＭ−Ｂ系焼結磁石を挙げ、この磁石の製造方法の一例を説明する。
【００２８】
（１）まず、磁石本体を準備する。磁石本体は、本実施形態では、Ｒ（ＲはＹを含む希土類元素の一種以上）、ＴＭ（ＴＭはＦｅを主成分とする遷移元素）、およびＢを含むＲ−ＴＭ−Ｂ系希土類磁石で構成される。
【００２９】
Ｒ、ＴＭおよびＢの含有量は、５．５原子％≦Ｒ≦３０原子％、４２原子％≦ＴＭ≦９０原子％、２原子％≦Ｂ≦２８原子％、であることが好ましい。なお、ＴＭは基本的にＦｅと不可避の不純物とからなる。特に、永久磁石体を焼結法により製造する場合、下記の組成であることが好ましい。
【００３０】
希土類元素Ｒとしては、Ｎｄ，Ｐｒ，Ｈｏ，Ｔｂのうち少なくとも１種、あるいはさらに、Ｌａ，Ｓｍ，Ｃｅ，Ｇｄ，Ｅｒ，Ｅｕ，Ｐｍ，Ｔｍ，Ｄｙ，Ｙｂ，Ｙのうち１種以上を含むものが好ましい。なお、Ｒとして２種以上の元素を用いる場合、原料としてミッシュメタル等の混合物を用いることもできる。
【００３１】
Ｒの含有量は、５．５〜３０原子％であることが好ましい。Ｒの含有量が少なすぎると、磁石の結晶構造がα−鉄と同一構造の立方晶組織となるため、高い保磁力（Ｈｃｊ）が得られず、多すぎると、Ｒ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。
【００３２】
ＴＭの含有量は４２〜９０原子％であることが好ましい。ＴＭの含有量が少なすぎると、Ｂｒが低下し、多すぎると、Ｈｃｊが低下する。なお、Ｆｅの一部をＣｏで置換することにより、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。この場合、Ｃｏ置換量がＦｅの５０％を超えると磁気特性が劣化するため、Ｃｏ置換量は５０％以下とすることが好ましい。
【００３３】
Ｂの含有量は、２〜２８原子％であることが好ましい。Ｂの含有量が少なすぎると、磁石の結晶構造が菱面体組織となるためＨｃｊが不十分であり、多すぎると、Ｂリッチな非磁性相が多くなるため、Ｂｒが低下する。
【００３４】
また、Ｒ、ＴＭおよびＢの他、不可避的不純物として、Ｃａ，Ｏ，Ｃ等が全体の３原子％以下含有されていてもよい。
【００３５】
さらに、Ｂの一部を、Ｃ，Ｐ，Ｓのうちの１種以上で置換することにより、生産性の向上および低コスト化を実現できる。この場合、置換量は全体の４原子％以下であることが好ましい。また、保磁力の向上、生産性の向上、低コスト化のために、Ｃｕ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｂｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ｓｂ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｚｒ，Ｎｉ，Ｓｉ，Ｈｆ等の１種以上を添加してもよい。この場合、添加量は総計で１０原子％以下とすることが好ましい。
【００３６】
磁石本体は、実質的に正方晶系の結晶構造の主相を有する。この主相の粒径は、１〜１００μｍ程度であることが好ましい。そして、通常、体積比で１〜５０％の非磁性相を含むものである。
【００３７】
このような磁石本体を製造するには、粉末冶金法を用いることが好ましい。粉末冶金法による磁石本体の製造は、以下のようにして行われる。まず、所望の組成の合金を、鋳造法やストリップキャスト法などの各種合金製造プロセスを用いて作製する。次いで、得られた合金を、ジョークラッシャー、ブラウンミル、スタンプミルなどの粗粉砕機を用いて１０〜１００μｍ程度の粒径に粗粉砕した後、ジェットミル、アトライターなどの微粉砕機により０．５〜５μｍ程度の粒径に微粉砕する。次いで、得られた粉末を、好ましくは磁場中にて成型する。成型時の磁場強度は、好ましくは６００ｋＡ／ｍ以上である。成型圧力は、好ましくは０．５〜５ｔｏｎ／ｃｍ^２程度である。次いで、得られた成型体を、１０００〜１２００℃で０．５〜１０時間、焼結し、急冷する。焼結時の雰囲気は、Ａｒガス等の不活性ガス中または真空中であることが好ましい。この後、好ましくは不活性ガス雰囲気中または真空中で、５００〜９００℃にて１〜５時間、熱処理（時効処理）を行い、任意の形状に加工する。こうして製造された磁石本体は、たとえばＲがＮｄである場合に、特に磁気特性に優れる。
【００３８】
（２）次に、本実施形態では、得られた磁石本体に洗浄等の前処理を行う。
【００３９】
この前処理は、本発明では任意の処理であるが、これを行うことで被膜の耐食性能をより向上させることができる。ただし、前処理を行わないことで被膜性能を著しく損なうものではない。
【００４０】
前処理を行う場合、以下のプロセスを適用することが好ましい。
【００４１】
まず、磁石本体の表面のバリなどを取り除くため、バレル研磨を行う。次いで、磁石本体の表面の汚れを取り除くために脱脂処理を行い、洗浄後にイオン交換水中で超音波洗浄を行う。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。アルカリ系の脱脂液を使用すると洗浄効果が大きく、さらに成分中にキレート剤を含むものを使用すると、磁石表面を若干エッチングする効果があるのでより好ましい。脱脂液の成分としては、一般に苛性ソーダ（ＮａＯＨ）を主成分として、その他添加剤は特定するものでない。
【００４２】
また、脱脂後の磁石本体の表面をさらに清浄化する場合、化学エッチングを行ってもよい。化学エッチングで使用する酸としては、硝酸を用いることが好ましい。一般の鋼材にメッキ処理を施す場合、塩酸、硫酸等の非酸化性の酸が用いられることが多い。しかし、本実施形態での磁石本体のように、磁石本体が希土類元素を含む場合には、これらの酸を用いて処理を行うと、酸により発生する水素が磁石本体の表面に吸蔵され、吸蔵部位が脆化して多量の粉状未溶解物が発生する。この粉状未溶解物は、表面処理後の面粗れ、欠陥および密着不良を引き起こすため、上述した非酸化性の酸を化学エッチング処理液に含有させないことが好ましい。したがって、水素の発生が少ない酸化性の酸である硝酸を用いることが好ましく、さらにアルドン酸またはその塩が同時に含有されているのが表面に目視で確認不可なレベルの凹凸が形成され、塗膜の密着力が向上するのでより一層好ましい。なお、このような密着性の向上は、アルドン酸またはその塩によって選択的に実現し、他の有機酸、例えばクエン酸、酒石酸等では実現しない。
【００４３】
このような前処理による磁石本体の表面の溶解量は、表面から平均厚みで５μｍ以上、好ましくは１０〜１５μｍとするのが好適である。磁石本体の表面の加工による変質層や酸化層を完全に除去することで、磁石表面の腐食の起点を減少させ、耐食性をより向上させることが可能となる。
【００４４】
前処理に用いられる処理液の硝酸濃度は、好ましくは１規定以下、特に好ましくは０．５規定以下である。硝酸濃度が高すぎると、磁石本体の溶解速度が極めて速く、溶解量の制御が困難となり、特にバレル処理のような大量処理ではバラツキが大きくなり、製品の寸法精度が維持できない。また、硝酸濃度が低すぎると、溶解量の不足となる。このため、硝酸濃度は１規定以下、特に０．５〜０．０５規定以下とするのが望ましい。また、処理終了時のＦｅの溶解量は、１〜１０ｇ／ｌ程度とする。
【００４５】
前処理を行った磁石本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、磁石本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で行うのが好ましい。また、前記超音波洗浄の前後、およ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。
【００４６】
（３）次に、前処理が施された磁石本体の表面をアルカリ珪酸塩溶液で処理して、前記磁石本体の表面にアルカリ珪酸塩被膜を形成する。
【００４７】
本実施形態では、磁石本体をアルカリ珪酸塩水溶液に浸漬し、乾燥して磁石本体の表面にアルカリ珪酸塩被膜を形成する方法を採用しているが、本発明ではこれに限定されるものではない。
【００４８】
アルカリ珪酸塩としては、水ガラス（Ｎａ_２ＯとＳｉＯ_２が主成分の珪酸ナトリウム）、珪酸カリウムなどが挙げられるが、安価で入手容易な点で、水ガラスが好ましい。水溶液中のＳｉＯ_２とＭ_２Ｏ（ただし、ＭはＮａ、Ｋなどのアルカリ金属、好ましくはＮａまたはＫ）とのモル比（ｎ＝ＳｉＯ_２／Ｍ_２Ｏ）は、０．５〜１５の範囲が好ましく、水に対する溶解度および乾燥後の被膜安定性の点では、０．５〜８の範囲がより好ましい。モル比が大きすぎると、被膜が脆くなるためクラックが生じやすくなる。
【００４９】
前記アルカリ珪酸塩水溶液は、イオン交換水中に、Ｍ_２Ｏ・ｎＳｉＯ_２（ただし、ＭはＮａ、Ｋなどのアルカリ金属）がＳｉＯ_２換算で３〜５０％程度溶解しているのが好ましい。ＳｉＯ_２換算で３〜５０％程度溶解している水溶液を用いた場合、乾燥後に被膜を薄膜に、かつ均一化させることができる。なお、被膜をより均一化させるために超微粒子状シリカ、コロイダルシリカ等を添加してもよい。
【００５０】
乾燥は、被膜表面の水分が除去され、被塗物同士の貼り付きが生じない程度に行えばよく、室温で放置することによってもよい。ただし、作業性を向上させるために、４０〜１５０℃程度、好ましくは４０〜１２０℃程度の温度で５〜６０分程度、好ましくは５〜３０分程度の乾燥を行ってもよい。乾燥の方法は、限定されず、エアーを吹き付ける方法によってもよい。なお、必要に応じて、アルカリ珪酸塩水溶液への浸漬、乾燥処理を２回以上行ってもよい。
【００５１】
前記磁石本体の表面に形成するアルカリ珪酸塩被膜の厚みは、特に限定されないが、０．０１μｍ以上５μｍ以下で形成することが好ましく、より好ましくは０．０５μｍ以上３μｍ以下で形成する。形成される被膜の厚みが薄すぎると、十分な耐食性を得ることが困難である。その反面、被膜の厚みが厚すぎると、均一な膜厚を得ることが困難となり、しかも磁気特性の損失が大きくなる。すなわち、磁気特性の損失をできる限り少なくし、しかも耐食性を十分に保持しつつ均一な膜厚を得るとの観点からは、上記範囲で形成することが好ましい。
【００５２】
次に、磁石本体の表面に形成されたアルカリ珪酸塩被膜を酸性水溶液で処理し、純水で洗浄後、前記アルカリ珪酸塩被膜を硬化させて珪酸保護被膜を生成させる。純水で洗浄を行うのは、乾燥後に酸が濃縮されて磁石を腐食させるのを防止するためである。ただし、本発明では、アルカリ珪酸塩被膜の全てを硬化させて保護被膜を生成させてもよいが、アルカリ珪酸塩被膜の表面部分のみを硬化させて保護被膜を生成させてもよい。
【００５３】
本実施形態では、アルカリ珪酸塩被膜が形成された磁石本体を酸性水溶液に浸漬し、純水中で洗浄、乾燥してアルカリ珪酸塩被膜を硬化させる方法を採用しているが、本発明ではこれに限定されるものではない。
【００５４】
アルカリ珪酸塩は、エタノール、アセトン等の水に可溶な有機溶媒と接触するとゲル化する性質を有するが、再度水で溶解される性質を有する。しかしながら、酸性水溶液に接触すると、アルカリ珪酸塩は加水分解されてゲル状珪酸が形成されるため、水に対する溶解性が著しく低下する。
【００５５】
酸性水溶液に含まれる酸としては、本発明では、ホウ酸、シュウ酸および亜硫酸から選ばれる少なくとも一つを含み、ＮｄなどのＲ（ＲはＹを含む希土類元素の一種以上）に対して水に不溶な塩を生成するものを用いる。中でも、ホウ酸およびシュウ酸は、ｐＨ緩衝作用があり、溶液を管理し易い点で好ましい。このような特定の酸を含む酸性水溶液を用いて処理することで、アルカリ珪酸塩を硬化させ、しかも被膜に含まれるアルカリ成分を確実に除去し、その結果、被膜の安定化が可能になることを本発明者らは見いだした。
【００５６】
酸性水溶液は、ｐＨが３以上に調製されていることが好ましく、より好ましくは４．５以上に調製される。溶液のｐＨが低すぎると被膜に微少な欠陥があった場合に磁石本体を侵すおそれがあるからである。ｐＨの上限は、好ましくは７である。
【００５７】
酸性水溶液は、温度が８０℃以下に調製されていることが好ましく、より好ましくは５０℃以下に調整されている。所定温度以下に調製されている酸性水溶液で処理行うことにより、被膜に損傷を与えることなく、被膜からアルカリ成分を十分に除去して、被膜の安定化を図ることができる。
【００５８】
酸性水溶液での処理時間は、３０分以内であることが好ましく、より好ましくは１０分以内である。アルカリ珪酸塩は酸性水溶液と接触すれば、速やかに硬化するため、酸性水溶液での処理時間が長すぎると、生産性の面で好ましくなく、効率的な被膜の安定化に支障を来すことになるからである。
【００５９】
本実施形態では、アルカリ珪酸塩被膜を酸性水溶液に浸漬した後、純水中で洗浄して被膜表面を乾燥させる。このとき、通常は４０〜１５０℃で乾燥を行い表面の水分を除去するが、工程簡略化のためアルコール浸漬して風乾することとしてもよい。
【００６０】
以上のような工程を経ることにより、磁石本体の表面に安定化した保護被膜が形成された永久磁石が製造される。
【００６１】
本実施形態に係る永久磁石の製造方法では、磁石本体の表面に形成されたアルカリ珪酸塩被膜を特定の酸を含む酸性水溶液で浸漬処理し、このアルカリ珪酸塩被膜を硬化させて安定化した珪酸保護被膜を形成する。こうして形成された珪酸保護被膜は、極めて薄いにも係わらず、アルカリ成分が完全に中和されて除去され、安定化している。その結果、得られた永久磁石に耐食性が付与される。また、処理後の被膜は安定化しているので、その後に水と接触しても被膜が再溶解することはない。これにより被膜の接着強度が低下することはなく、高い接着性を維持でき、しかもモータ機器などに組み入れた後に磁石周辺を汚染することもない。
【００６２】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【００６３】
【実施例】
以下に、本発明の実施形態を実施例および比較例を挙げて具体的に説明する。なお、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００６４】
実施例１
粉末冶金法によって作成した、１４．７Ｎｄ―７７．６Ｆｅ―１．６Ｃｏ―６．１Ｂ（数字は原子比）の組成からなる鋳塊を粗粉砕し、さらに不活性ガスによるジェットミル粉砕で平均粒径が約３．５μｍの微粉末を得た。得られた微粉末を金型内に充填し、１１８５ｋＡ／ｍの磁界を印加して１．０ｔｏｎ／ｃｍ^２の圧力で成型した。次いで、真空中で焼結、熱処理を経て焼結体を得た。得られた焼結体を、１０ｍｍ×２０ｍｍ×厚さ３ｍｍの大きさに切り出し加工し、さらにバレル研磨およびアルカリ脱脂処理を行って、永久磁石本体を得た。
【００６５】
次いで、ＪＩＳ−３号珪酸ナトリウム（旭電化（株）製）を純水に溶解して作製された、重量比：２０％の珪酸ナトリウム水溶液（モル比ｎ＝（ＳｉＯ_２／Ｎａ_２Ｏ）＝３）に、前記得られた永久磁石本体を浸漬、室温（２５℃）で３０分放置して乾燥することにより、永久磁石本体の表面に珪酸ナトリウム被膜を形成した。珪酸ナトリウム被膜の膜厚は０．３μｍであった。
【００６６】
次いで、珪酸ナトリウム被膜が形成された永久磁石本体を、室温（２５℃）に調製されたホウ酸水溶液（ｐＨ＝３．４）に浸漬時間：１分浸漬した後、純水中で洗浄後、１２０℃で１０分、乾燥することにより、珪酸ナトリウム被膜の全てを硬化させて珪酸保護被膜を生成させた。これにより、永久磁石サンプルを得た。生成した珪酸保護被膜の厚みは０．３μｍであった。
【００６７】
実施例２
室温（２５℃）に調製されたシュウ酸水溶液（ｐＨ＝５．８）を用いた以外は、実施例１と同様にして永久磁石サンプルを得た。
【００６８】
実施例３
室温（２５℃）に調製された亜硫酸水溶液（ｐＨ＝４．９）を用いた以外は、実施例１と同様にして永久磁石サンプルを得た。
【００６９】
実施例４
室温に調製されたホウ酸水溶液（ｐＨ＝４．７）を用いた以外は、実施例１と同様にして永久磁石サンプルを得た。
実施例４−１
ホウ酸水溶液に１分浸漬した後の永久磁石本体を、純水中で洗浄後、室温で放置することにより、珪酸ナトリウム被膜の全てを硬化させて珪酸保護被膜を生成させた以外は、実施例４と同様にして永久磁石サンプルを得た。
【００７０】
実施例５
７５℃に調製されたホウ酸水溶液（ｐＨ＝４．７）を用いた以外は、実施例１と同様にして永久磁石サンプルを得た。
【００７１】
実施例６
室温に調製されたホウ酸水溶液（ｐＨ＝６．３）を用いた以外は、実施例１と同様にして永久磁石サンプルを得た。
【００７２】
実施例７
永久磁石本体を珪酸ナトリウム水溶液に浸漬した後、１５０℃で３０分放置して乾燥して珪酸ナトリウム被膜を形成し、かつ室温（２５℃）に調製されたホウ酸水溶液（ｐＨ＝４．７）を用いた以外は、実施例１と同様にして永久磁石サンプルを得た。
【００７３】
実施例８
永久磁石本体を珪酸ナトリウム水溶液に浸漬した後、１５０℃で３０分放置して乾燥して珪酸ナトリウム被膜を形成し、かつ７５℃に調製されたホウ酸水溶液（ｐＨ＝４．７）を用いた以外は、実施例１と同様にして永久磁石サンプルを得た。
実施例９
珪酸ナトリウムの重量比を５０％に調製した珪酸ナトリウム水溶液（モル比ｎ＝（ＳｉＯ_２／Ｎａ_２Ｏ）＝２）を用いた以外は、実施例１と同様にして永久磁石サンプルを得た。
【００７４】
比較例１
室温（２５℃）に調製された硝酸水溶液（ｐＨ＝２．４）を用いた以外は、実施例１と同様にして永久磁石サンプルを得た。
【００７５】
比較例２
室温（２５℃）に調製された塩酸水溶液（ｐＨ＝２．６）を用いた以外は、実施例１と同様にして永久磁石サンプルを得た。
【００７６】
比較例３
永久磁石本体に珪酸ナトリウム被膜を形成した後、ホウ酸水溶液（ｐＨ＝３．４）への浸漬を行わずに、５０℃に調製された純水への浸漬を１５分間行い、乾燥させた以外は、実施例１と同様にして永久磁石サンプルを得た。
【００７７】
比較例４
硝酸水溶液のｐＨを４．４に変えた以外は、比較例１と同様にして永久磁石サンプルを得た。
【００７８】
比較例５
塩酸水溶液のｐＨを４．８に変えた以外は、比較例２と同様にして永久磁石サンプルを得た。
【００７９】
実施例１〜９および比較例１〜５で得られたそれぞれの永久磁石サンプルを用いて、耐湿性（耐食性）、耐溶解性（耐汚染性）および接着性の評価を行った。
【００８０】
「耐湿性」は、永久磁石サンプルを、８５℃，８５％ＲＨ試験槽に１６８時間投入した後の外観変化を観察することにより行った。そして、「変化なし」の場合を耐食性ありと、「錆が発生」した場合を耐食性なしと、それぞれ評価した。
【００８１】
「耐溶解性」は、永久磁石サンプルを、５０ｃｃの超純水に浸漬し、４０℃で２０時間放置後、当該磁石サンプルからのＮａ溶出量（ｐｐｍ／ｃｍ^２）を、誘導結合高周波プラズマ分光分析（ＩＣＰ分光分析、ＩｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）にて測定することにより行った。そして、超純水へのＮａ溶出量が０．１ｐｐｍ／ｃｍ^２未満（好ましくは０．０５ｐｐｍ／ｃｍ^２以下）の場合を耐溶解性ありと評価した。
【００８２】
「接着性」は、永久磁石サンプルに、嫌気性アクリル系接着剤（ロックタイト３９２）を塗布し、表面が洗浄された鉄板に圧着した後、１５０℃に昇温した乾燥機に３０分投入後、圧縮せん断試験を行うことにより評価した。そして、接着強度が８０ｋｇ／ｃｍ^２以上の場合を接着性良好と評価した。なお、圧縮せん断試験では、サンプル数を各１０個とし、サンプル形状を１０ｍｍ×５ｍｍ×厚さ３ｍｍとし、その平均値を接着強度とした。圧縮せん断試験は室温で５ｍｍ／分の速度で行った。
【００８３】
結果を表１に示す。
【００８４】
【表１】

【００８５】
表１に示すように、特定の酸を含む酸性水溶液で浸漬処理した実施例１〜９の磁石サンプルでは、比較例１〜５の磁石サンプルと比較して、耐湿性（耐食性）、耐溶解性および接着性のいずれも優れていることが確認できた。
【００８６】
参考例１
室温に調製された亜硫酸水溶液（ｐＨ＝２．２）を用いた以外は、実施例１と同様にして永久磁石サンプルを得た。
【００８７】
参考例２
珪酸ナトリウムの重量比を３％に調製した珪酸ナトリウム水溶液（モル比ｎ＝（ＳｉＯ_２／Ｎａ_２Ｏ）＝１）を用いた以外は、実施例１と同様にして永久磁石サンプルを得た。
参考例３
珪酸ナトリウムの重量比を８０％に調製した珪酸ナトリウム水溶液（モル比ｎ＝（ＳｉＯ_２／Ｎａ_２Ｏ）＝２）を用いた以外は、実施例１と同様にして永久磁石サンプルを得た。
参考例４
８５℃に調製されたホウ酸水溶液（ｐＨ＝３．４）を用いた以外は、実施例１と同様にして永久磁石サンプルを得た。
【００８８】
参考例１〜４で得られた永久磁石サンプルを用いて、耐湿性、耐溶解性および接着性の評価を行った。
その結果、参考例１のサンプルでは、酸処理に用いた水溶液のｐＨが２．２であったので、実施例１のサンプル（ｐＨ＝３．４）と比較して磁石本体の素材が若干侵される傾向が見られたが、実用に際しては問題がないことが確認できた。
参考例２のサンプルでは、形成される被膜の厚みが０．００５μｍと薄膜であったため、実施例１のサンプル（膜厚＝０．３μｍ）と比較して耐食性が低下する傾向が見られた。
参考例３のサンプルでは、形成される被膜の厚みが７．１μｍの厚膜であったため、実施例１のサンプル（膜厚＝０．３μｍ）と比較して被膜が均一に形成されない傾向が見られたが、実用に際しては問題がないことが確認できた。
参考例４では、ホウ酸水溶液の温度が８５℃に調製されていたため、実施例１（ホウ酸水溶液の温度：室温）と比較して、被膜に損傷を与える傾向がみられたが、実用に際しては問題がないことが確認できた。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、耐食性や接着性に優れ、磁石周辺を汚染するおそれが少ない保護被膜を有する磁石を安価に製造できる磁石の製造方法を提供することができる。

Claims

希土類元素を含む磁石本体の表面にアルカリ珪酸塩被膜を形成する工程と、
前記アルカリ珪酸塩被膜を、ホウ酸、シュウ酸および亜硫酸から選ばれる少なくとも一つを含み、ｐＨが３以上に調製されている酸性水溶液で処理する工程とを有する磁石の製造方法。
前記アルカリ珪酸塩被膜を前記酸性水溶液に浸漬して処理する請求項１に記載の磁石の製造方法。
前記酸性水溶液が８０℃以下に調製されている請求項１または２に記載の磁石の製造方法。
前記酸性水溶液での処理時間が３０分以内である請求項３に記載の磁石の製造方法。
前記磁石本体の表面にアルカリ珪酸塩被膜を０．０１μｍ以上５μｍ以下で形成する請求項１〜４のいずれかに記載の磁石の製造方法。
前記磁石本体の表面にアルカリ珪酸塩被膜を形成するために用いるアルカリ珪酸塩水溶液には、Ｍ_２Ｏ・ｎＳｉＯ_２（ただし、ＭはＮａまたはＫ）がＳｉＯ_２換算で３〜５０％含有してあり、Ｍ_２Ｏ（ただし、ＭはＮａまたはＫ）に対するＳｉＯ_２のモル比（ｎ＝ＳｉＯ_２／Ｍ_２Ｏ）が０．５〜１５である請求項１〜５のいずれかに記載の磁石の製造方法。
前記磁石本体が、Ｒ（ＲはＹを含む希土類元素の一種以上）、ＴＭ（ＴＭはＦｅを主成分とする遷移元素）およびホウ素を含むＲ−ＴＭ−Ｂ系希土類磁石で構成してある請求項１〜６のいずれかに記載の磁石の製造方法。