JP4180049B2 - R-T-B permanent magnet - Google Patents
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Description
本発明は、表面にめっき膜が形成されたR−T−B系永久磁石及びめっき膜に関する。 The present invention relates to an R-T-B system permanent magnet having a plating film formed on the surface and a plating film.
R2T14B型金属間化合物を主相とするR−T−B系永久磁石(RはYを含む希土類元素の1種又は2種以上であり、TはFe又はFeとCoを必須とする1種又は2種以上の遷移金属元素)は、磁気特性に優れていること、主成分であるNdが資源的に豊富で比較的安価であることから、各種電気機器に使用されている。
優れた磁気特性を有するR−T−B系永久磁石にもいくつかの技術的な課題がある。その一つが耐食性である。つまり、R−T−B系永久磁石は、主構成元素であるR及びFeが酸化されやすい元素であるために耐食性が劣る。そのため、磁石表面に腐食防止のための保護膜を形成している。保護膜としては、樹脂コーティング、クロメート膜あるいはめっきなどが採用されているが、特にNiめっき、CuめっきあるいはSnめっきに代表される金属めっき層を表面に形成する方法が耐食性および耐磨耗性等に優れており多用されている。
R—T—B system permanent magnet having R 2 T 14 B type intermetallic compound as the main phase (R is one or more of rare earth elements including Y, and T is essential for Fe or Fe and Co) 1 type or 2 types or more of transition metal elements) are used in various electric devices because they have excellent magnetic properties and Nd as a main component is abundant in resources and relatively inexpensive.
R-T-B permanent magnets having excellent magnetic properties also have some technical problems. One of them is corrosion resistance. That is, the R-T-B permanent magnet is inferior in corrosion resistance because R and Fe, which are main constituent elements, are easily oxidized. Therefore, a protective film for preventing corrosion is formed on the magnet surface. As the protective film, a resin coating, a chromate film, or plating is adopted. In particular, a method of forming a metal plating layer typified by Ni plating, Cu plating, or Sn plating on the surface is corrosion resistance, wear resistance, etc. It is excellent in and widely used.
R−T−B系永久磁石の表面に形成する金属めっき層の耐食性を向上する提案がなされている。例えば、特許第2941446号公報(特許文献1)では、0.001〜0.01wt%のSを含有するNiめっき層を下層として設け、その上に0.001〜1.0wt%のSを含有するNiめっき層を上層として設け、上層のNiめっき層に下層のNiめっき層よりも0.01wt%以上多くSを含有させることにより、耐食性の向上を図っている。特許文献1は、以上のようなS含有量の関係を有する2層のNiめっき層を設けることにより、上層がアノード化して陽極効果を発生することにより、下層が防食されることを示している。
Proposals have been made to improve the corrosion resistance of the metal plating layer formed on the surface of the RTB-based permanent magnet. For example, in Japanese Patent No. 2941446 (Patent Document 1), a Ni plating layer containing 0.001 to 0.01 wt% of S is provided as a lower layer, and 0.001 to 1.0 wt% of S is contained thereon. The Ni plating layer is provided as an upper layer, and the upper Ni plating layer contains 0.01 wt% or more of S than the lower Ni plating layer, thereby improving the corrosion resistance.
特許文献1によれば、改善された耐食性をR−T−B系永久磁石に付与することができる。しかし、本発明者等の検討によれば、めっき膜中のS含有量を制御することは容易ではない。めっき膜中に含まれるSは、主にめっき浴に添加される光沢剤に由来する。ところが、光沢剤の種類が特定されると、めっき膜中に含まれるSの量を自由に設定することが困難である。したがって、めっき膜中のS含有量を制御することによる耐食性の向上手法は、実際のR−T−B系永久磁石の製造に対して汎用性が小さいといわなければならない。
According to
また、めっき膜に要求される特性として硬度が掲げられる。R−T−B系永久磁石の製造過程又は用途によっては、めっき膜表面に対して相当の応力が付与される場合があったり、周囲の環境に対して耐磨耗性が要求される場合があるためである。しかしながら、これまでめっき膜の硬度を向上する有効な手法は提案されていない。特に、めっき膜に要求される本質的な特性である耐食性を含めた硬度の向上についての提案を本発明者等は見出していない。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、実際のR−T−B系永久磁石の製造に対して適用が容易であるとともに、硬度の確保にも有効なめっき膜及びそのめっき膜を備えたR−T−B系永久磁石の提供を目的とする。
Further, hardness is listed as a characteristic required for the plating film. Depending on the manufacturing process or application of the R-T-B system permanent magnet, a considerable stress may be applied to the plated film surface, or wear resistance may be required for the surrounding environment. Because there is. However, no effective method for improving the hardness of the plating film has been proposed so far. In particular, the present inventors have not found a proposal for improving hardness including corrosion resistance, which is an essential characteristic required for a plating film.
The present invention has been made on the basis of such a technical problem, and is easily applied to the production of an actual R-T-B system permanent magnet, and is also effective in ensuring hardness. An object of the present invention is to provide an R-T-B system permanent magnet provided with the plating film.
本発明者等は、めっき膜の耐食性向上のためのめっき膜中における含有量の制御が容易であるとともに、めっき膜の硬度向上に対して、Cが有効な元素であることを確認した。また、めっき膜中に所定量のCを含有させることにより、めっき膜の密着性を向上できることも知見した。すなわち本発明は、R2T14B化合物(ただし、RはYを含む希土類元素の1種又は2種以上、TはFe又はFe及びCoを必須とする1種又は2種以上の遷移金属元素)からなる主相結晶粒と、主相結晶粒よりRを多く含む粒界相とを少なくとも含む焼結体からなる磁石素体と、磁石素体表面を被覆する、C含有量をCc(wt%)としたとき、0.005<Cc≦0.2wt%である電解Niめっき膜と、を備え、電解Niめっき膜は、磁石素体表面側に配置される第1めっき層と、第1めっき層上に配置される第2めっき層を含み、第1めっき層はSの含有量が酸素気流中燃焼−赤外吸光法による検出限界以下であり、第2めっき層は第1めっき層よりもC含有量が0.048wt%以上0.1wt%以下の範囲で少ないR−T−B系永久磁石により上記課題を解決する。
本発明において、めっき膜のC含有量を0.007≦Cc≦0.18wt%とすることが好ましい。
The inventors of the present invention have confirmed that C is an effective element for improving the hardness of the plating film while easily controlling the content in the plating film for improving the corrosion resistance of the plating film. It has also been found that the adhesion of the plating film can be improved by containing a predetermined amount of C in the plating film. That is, the present invention relates to an R 2 T 14 B compound (where R is one or more of rare earth elements including Y, and T is one or more transition metal elements essential for Fe, Fe and Co). ) And a magnet body made of a sintered body including at least a grain boundary phase containing more R than the main phase crystal grains, and a C content covering the surface of the magnet body, Cc (wt %)), An electrolytic Ni plating film satisfying 0.005 <Cc ≦ 0.2 wt%. The electrolytic Ni plating film includes a first plating layer disposed on the surface of the magnet body, a first The second plating layer includes a second plating layer disposed on the plating layer, and the first plating layer has an S content below the detection limit by combustion in an oxygen stream-infrared absorption method, and the second plating layer is more than the first plating layer. R-T- with a low C content in the range of 0.048 wt% to 0.1 wt% The above problem is solved by a B-based permanent magnet.
In the present invention, the C content of the plating film is preferably set to 0.007 ≦ Cc ≦ 0.18wt%.
本発明によれば、めっき膜中における含有量制御が容易なCを用いて、めっき膜の耐食性を向上することができる。また、めっき膜におけるCの所定量の含有は、めっき膜の硬度向上、磁石素体への密着性の向上を図ることもできる。特に、本発明のように、めっき膜をC含有量の異なる複数の層とすることにより、その効果は顕著となる。 According to the present invention, the corrosion resistance of the plating film can be improved by using C, whose content in the plating film can be easily controlled. The inclusion of a predetermined amount of C in the plating film can also improve the hardness of the plating film and the adhesion to the magnet body. In particular, as in the present invention, when the plating film is formed of a plurality of layers having different C contents, the effect becomes remarkable.
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
本発明のR−T−B系永久磁石1は、図1に示すように、磁石素体2と、磁石素体2の表面に被覆されためっき膜3を備えている。本発明は、めっき膜3に特徴を有し、このめっき膜3は0.005<Cc≦0.2wt%のCを含有することにより、めっき膜3に優れた耐食性を付与することができる。また、このような量のCを含有するめっき膜3は、硬度向上の効果を有するとともに、磁石素体2に対するめっき膜3の密着性を向上することができる。C含有量が0.005wt%以下(ゼロを含む)しか含まないと、上記効果を得ることかできない。一方、C含有量が0.2wt%を超えるとめっき膜3にクラックが発生してしまい耐食性を確保することができなくなる。したがって、本発明はめっき膜3に含有するC量を0.005<Cc≦0.2wt%とする。めっき膜3に含有する好ましいC量は0.007≦Cc≦0.18wt%、さらに好ましいC量は0.007≦Cc≦0.15wt%である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
As shown in FIG. 1, the RTB-based
Cを0.005<Cc≦0.2wt%含有するめっき膜3が、耐食性向上に有効であり、磁石素体2への密着性が向上し、さらに硬度が向上する理由は明らかでない。しかし、めっき膜3に含有されたCが、めっき膜3を構成する組織の成長、特に面方向への成長を抑制する効果を有し、そのためにめっき膜3の組織が微細化し、かつ緻密化して耐食性、密着性が向上したものと推定される。また同様に、組織の微細化が硬度向上に寄与したものと推定される。
The plating
特に本発明は、図2に示すように、めっき膜3を磁石素体2表面側に配置される第1めっき層3aと、第1めっき層3a上に配置される第2めっき層3bを含み、第1めっき層3aと第2めっき層3bのC含有量の差を0.048wt%以上0.1wt%以下とすることにより、耐食性向上に寄与する。第1めっき層3aと第2めっき層3bのC含有量の差が0.1wt%を超えると耐食性が低下する理由は定かではないが、C量の違いに起因する第1めっき層3aと第2めっき層3bの粒径の違いが発生し、界面近傍にて不整合をおこし耐食性が低下しているものと推測する。第1めっき層3aと第2めっき層3bとのC含有量の差は、さらに望ましくは0.08wt%以下である。
第1めっき層3a及び第2めっき層3bに含有されるCは、第1めっき層3a及び第2めっき層3bの全域でその含有量が均等であってもよいし、含有量が変動してもよい。
In particular, as shown in FIG. 2, the present invention includes a
The content of C contained in the
本発明はめっき膜3を構成する金属をNiとする。Niは、R−T−B系永久磁石1のめっき膜3を構成した場合に優れた耐食性を有するからである。もちろん本発明を適用することにより、さらなる耐食性向上を成し遂げる。
The present invention you a metal constituting the
さらに、同一種の金属を複数積層することによりめっき膜3を構成することもできる。例えば、磁石素体2にNiめっきを1層(第1めっき層)形成した後に、さらにNiめっき(第2めっき層)を積層することができる。めっき膜3を複数層とする場合、Niめっきを複数層形成することが特に好ましい。積層数は、2層又は3層に限らず、4層以上とすることもできる。
Furthermore, the
本発明において、めっき膜3を複数層(2層以上)とする場合、各めっき層のC含有量をCc(wt%)としたとき、0.005<Cc≦0.2wt%の範囲にあることが必要である。また、直接接触している2つのめっき層において、C含有量の差を0.048wt%以上0.1wt%以下、さらに望ましくは0.08wt%以下とする。
In the present invention, when the
めっき膜3中のC含有量を本発明で規定する0.005<Cc≦0.2wt%の範囲にし、さらに第1めっき層3aと第2めっき層3bのC含有量の差を0.048wt%以上0.1wt%以下とする手法は問われないが、以下の事項を調整することによりめっき膜3中のC含有量を制御することができる。
めっき膜3中のC含有量は、めっき浴中のC−C結合数を変えることによって変動させることができる。具体的には、めっき浴中の有機官能基の種類を変えることにより、めっき膜3中のC含有量を制御することができる。例えば、めっき浴中に含まれることのある半光沢剤の一種であるHCHOをCH3CHO、さらにはC2H5CHOに変えることによりめっき膜3中のC含有量を変えることができる。また、めっき浴中に含まれることのある光沢剤の濃度を変えることによってもめっき膜3中のC含有量を変えることができる。光沢剤としては、1,5ナフタレンジスルホン酸ナトリウム、1,3,6ナフタレントリスルホン酸ナトリウム等のスルホン酸塩、パラトルエンスルホンアミド、サッカリン、ホルムアルデヒド、1,4ブチンジオール、プロパギルアルコール、エチレンシアンヒドリン等を用いることができる。
The C content in the
The C content in the
めっき膜3中のC含有量を制御することができる他の方法として、めっき工程中のめっき浴に印加される電流密度を変動する方法が存在する。めっき浴中に添加される添加剤によってC含有量は変動するが、一般に電流密度を大きくすると形成されるめっき膜3中のC含有量を増加することができる。したがって、めっき膜3中のC含有量を多くしたいときには、めっき工程中のめっき浴の電流密度を大きくすればよい。逆に、めっき膜3中のC含有量を少なくしたいときには、めっき工程中のめっき浴の電流密度を小さくすればよい。
As another method capable of controlling the C content in the
めっき膜3の厚さは、1〜30μmの範囲とすることが好ましい。めっき膜3の厚さが1μm未満では、本発明を適用しても十分な耐食性を得ることができない。また、めっき膜3の厚さが30μmを超えても、耐食性の効果が飽和するとともに、R−T−B系永久磁石1に占める磁石素体2の体積が減少することにより、単位体積当たりの磁気特性が低下してしまう。この磁気特性の低下は、小型のR−T−B系永久磁石1になるほど顕著となる。さらに好ましいめっき膜3の厚さは5〜25μmである。
The thickness of the
次に、磁石素体2について説明する。磁石素体2としてR−T−B系永久磁石を用いた場合に本発明の効果は顕著となる。前述したように、R−T−B系永久磁石は耐食性が劣るためである。以下、R−T−B系永久磁石の好ましい化学組成について説明する。
R−T−B系永久磁石は、希土類元素(R)を27.0〜35.0wt%含有する。ここで、希土類元素は、Yを含む概念を有しており、したがって本発明のRは、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb、Lu及びYの1種又は2種以上から選択される。磁石素体2の希土類元素の量が27.0wt%未満であると、軟磁性を持つα−Feなどが析出し、保磁力が著しく低下する。また、27.0wt%未満では、焼結性が劣ってくる。一方、希土類元素が35.0wt%を超えるとRリッチ相の量が多くなることにより耐食性が劣化するとともに、主相であるR2T14B結晶粒の体積比率が低下し、残留磁束密度が低下する。したがって、希土類元素の量は27.0〜35.0wt%とする。好ましい希土類元素の量は28.0〜33.0wt%、さらに好ましい希土類元素の量は29.0〜31.0wt%である。
Next, the
The RTB-based permanent magnet contains 27.0 to 35.0 wt% of rare earth element (R). Here, the rare earth element has a concept including Y, and therefore R of the present invention is La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Yb, Lu and It is selected from one or more of Y. When the amount of the rare earth element in the
Rの中ではNdやPrが最も磁気特性のバランスが良いことと、資源的に豊富で比較的安価であることから、希土類元素としての主成分をNdやPrとすることが好ましい。またDyやTbは異方性磁界が大きく、保磁力を向上させる上で有効である。よって、RとしてNdやPr及びDyやTbを選択し、NdやPr及びDyやTbの合計を27.0〜35.0wt%とすることが好ましい。DyやTbは、残留磁束密度及び保磁力のいずれを重視するかによって上記範囲内においてその量を定めることが好ましい。つまり、高い残留磁束密度を得たい場合にはDyとTbの合計量を0.1〜4.0wt%とし、高い保磁力を得たい場合にはDyとTbの合計量を4.0〜12.0wt%とすることが好ましい。 Among R, Nd and Pr are preferably the main component as a rare earth element is Nd or Pr because Nd and Pr have the best balance of magnetic properties and are abundant and relatively inexpensive. Dy and Tb have a large anisotropic magnetic field and are effective in improving the coercive force. Therefore, it is preferable that Nd, Pr, Dy, and Tb are selected as R, and the total of Nd, Pr, Dy, and Tb is 27.0 to 35.0 wt%. The amount of Dy or Tb is preferably determined within the above range depending on which of the residual magnetic flux density and the coercive force is important. That is, when it is desired to obtain a high residual magnetic flux density, the total amount of Dy and Tb is 0.1 to 4.0 wt%, and when a high coercive force is desired, the total amount of Dy and Tb is 4.0 to 12%. 0.0 wt% is preferable.
磁石素体2を構成するR−T−B系永久磁石は、ホウ素(B)を0.5〜2.0wt%含有する。Bが0.5wt%未満の場合には高い保磁力を得ることができない。ただし、Bが2.0wt%を超えると残留磁束密度が低下する傾向がある。したがって、上限を2.0wt%とする。好ましいBの量は0.5〜1.5wt%、さらに好ましいBの量は0.9〜1.1wt%である。
The RTB-based permanent magnet constituting the
磁石素体2を構成するR−T−B系永久磁石は、Nb:0.1〜2.0wt%、Zr:0.05〜0.25wt%、Al:0.02〜2.0wt%、Co:0.3〜5.0wt%及びCu:0.01〜1.0wt%の1種又は2種以上の含有を許容する。これらは、Feの一部を置換する元素として位置付けられている。
The R-T-B system permanent magnet constituting the
上記元素以外の元素を含有することを本発明は許容する。例えば、Ga、Bi、Snを適宜含有することが本発明にとって好ましい。Ga、Bi、Snは保磁力の向上と保磁力の温度特性向上に効果がある。ただし、これらの元素の過剰な添加は残留磁束密度の低下を招くため、0.02〜0.2wt%とすることが好ましい。また、例えば、Ti、V、Cr、Mn、Ta、Mo、W、Sb、Ge、Ni、Si、Hfの1種又は2種以上を含有させることもできる。 The present invention allows elements other than the above elements to be contained. For example, it is preferable for the present invention to contain Ga, Bi, and Sn as appropriate. Ga, Bi, and Sn are effective in improving the coercive force and the temperature characteristics of the coercive force. However, excessive addition of these elements leads to a decrease in residual magnetic flux density, so 0.02 to 0.2 wt% is preferable. Further, for example, one or more of Ti, V, Cr, Mn, Ta, Mo, W, Sb, Ge, Ni, Si, and Hf can be contained.
次に、磁石素体2の製造方法について説明する。
磁石素体2を構成するR−T−B系永久磁石は、よく知られているように、R2Fe14B結晶粒からなる主相と、この主相よりもRを多く含む粒界相とを少なくとも含む焼結体から構成される。この焼結体を得るための好適な製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
As is well known, the RTB-based permanent magnet constituting the
原料合金は、真空又は不活性ガス、好ましくはAr雰囲気中でストリップキャスティング、その他公知の溶解法により作製することができる。R2Fe14B結晶粒を主体とする合金(低R合金)と、低R合金よりRを多く含む合金(高R合金)とを用いる所謂混合法で本発明にかかるR−T−B系永久磁石を製造する場合も同様である。 The raw material alloy can be produced by strip casting or other known melting methods in a vacuum or an inert gas, preferably in an Ar atmosphere. The R-T-B system according to the present invention is a so-called mixing method using an alloy mainly composed of R 2 Fe 14 B crystal grains (low R alloy) and an alloy containing more R than the low R alloy (high R alloy). The same applies to the production of permanent magnets.
原料合金は粉砕工程に供される。混合法による場合には、低R合金及び高R合金は別々に又は一緒に粉砕される。粉砕工程には、粗粉砕工程と微粉砕工程とがある。まず、原料合金を、粒径数百μm程度になるまで粗粉砕する。粗粉砕は、スタンプミル、ジョークラッシャー、ブラウンミル等を用い、不活性ガス雰囲気中にて行なうことが好ましい。粗粉砕に先立って、原料合金に水素を吸蔵させた後に放出させることにより粉砕を行なうことが効果的である。この水素粉砕を粗粉砕と位置付けて、機械的な粗粉砕を省略することもできる。 The raw material alloy is subjected to a grinding process. In the case of the mixing method, the low R alloy and the high R alloy are pulverized separately or together. The pulverization process includes a coarse pulverization process and a fine pulverization process. First, the raw material alloy is coarsely pulverized until the particle size becomes about several hundred μm. The coarse pulverization is preferably performed in an inert gas atmosphere using a stamp mill, a jaw crusher, a brown mill or the like. Prior to coarse pulverization, it is effective to perform pulverization by occluding hydrogen in the raw material alloy and then releasing it. This hydrogen pulverization can be regarded as coarse pulverization, and mechanical coarse pulverization can be omitted.
粗粉砕工程後、微粉砕工程に移る。微粉砕には主にジェットミルが用いられ、粒径数百μm程度の粗粉砕粉末を、平均粒径2〜10μm、好ましくは3〜8μmとする。ジェットミルは、高圧の不活性ガスを狭いノズルより開放して高速のガス流を発生させ、この高速のガス流により粗粉砕粉末を加速し、粗粉砕粉末同士の衝突やターゲットあるいは容器壁との衝突を発生させて粉砕する方法である。 After the coarse pulverization process, the process proceeds to the fine pulverization process. A jet mill is mainly used for fine pulverization, and a coarsely pulverized powder having a particle size of about several hundreds of μm has an average particle size of 2 to 10 μm, preferably 3 to 8 μm. The jet mill releases a high-pressure inert gas from a narrow nozzle to generate a high-speed gas flow, accelerates the coarsely pulverized powder with this high-speed gas flow, collides with the coarsely pulverized powder, and collides with the target or the container wall. It is a method of generating a collision and crushing.
混合法による場合、2種の合金を混合するタイミングは限定されるものではないが、微粉砕工程において低R合金及び高R合金を別々に粉砕した場合には、微粉砕された低R合金粉末及び高R合金粉末とを好ましくは不活性ガス雰囲気中で混合する。低R合金粉末及び高R合金粉末の混合比率は、重量比で80:20〜97:3程度とすればよい。低R合金及び高R合金を一緒に粉砕する場合の混合比率も同様である。微粉砕時に、ステアリン酸亜鉛等の粉砕助剤を0.01〜0.3wt%程度添加することにより、次の磁場中成形時に配向性の高い微粉を得ることができる。
以上のようにして得られた微粉末は磁場中成形に供される。この磁場中成形は、960〜1600kA/m(12〜20kOe)前後の磁場中で、68.6〜147MPa(0.7〜1.5t/cm2)前後の圧力で行なえばよい。
In the case of the mixing method, the timing of mixing the two kinds of alloys is not limited. However, when the low R alloy and the high R alloy are separately pulverized in the pulverizing step, the pulverized low R alloy powder is used. And the high R alloy powder are preferably mixed in an inert gas atmosphere. The mixing ratio of the low R alloy powder and the high R alloy powder may be about 80:20 to 97: 3 by weight. The mixing ratio when the low R alloy and the high R alloy are pulverized together is the same. By adding about 0.01 to 0.3 wt% of a grinding aid such as zinc stearate at the time of fine grinding, fine powder with high orientation can be obtained at the time of molding in the next magnetic field.
The fine powder obtained as described above is subjected to molding in a magnetic field. The forming in the magnetic field may be performed at a pressure of about 68.6 to 147 MPa (0.7 to 1.5 t / cm 2 ) in a magnetic field of about 960 to 1600 kA / m (12 to 20 kOe).
磁場中成形後、その成形体を真空又は不活性ガス雰囲気中で焼結する。焼結温度は、組成、粉砕方法、平均粒径と粒度分布の違い等、諸条件により調整する必要があるが、1000〜1100℃で1〜10時間程度焼結すればよい。焼結工程の前に成形体に含まれている粉砕助剤、ガスなどを除去する処理を行なってもよい。焼結後、得られた焼結体に時効処理を施すことができる。この工程は、保磁力を制御する重要な工程である。時効処理を2段に分けて行なう場合には、800℃近傍、600℃近傍での所定時間の保持が有効である。800℃近傍での熱処理を焼結後に行なうと、保磁力が増大するため、混合法においては特に有効である。また、600℃近傍の熱処理で保磁力が大きく増加するため、時効処理を1段で行なう場合には、600℃近傍の時効処理を施すとよい。 After molding in a magnetic field, the compact is sintered in a vacuum or an inert gas atmosphere. Although it is necessary to adjust sintering temperature by various conditions, such as a composition, a grinding | pulverization method, the difference of an average particle diameter, and particle size distribution, what is necessary is just to sinter at 1000-1100 degreeC for about 1 to 10 hours. You may perform the process which removes the grinding | pulverization adjuvant, gas, etc. which are contained in the molded object before a sintering process. After sintering, the obtained sintered body can be subjected to an aging treatment. This process is an important process for controlling the coercive force. In the case where the aging treatment is performed in two stages, holding for a predetermined time at around 800 ° C. and around 600 ° C. is effective. When the heat treatment at around 800 ° C. is performed after sintering, the coercive force increases, which is particularly effective in the mixing method. In addition, since the coercive force is greatly increased by the heat treatment at around 600 ° C., the aging treatment at around 600 ° C. is preferably performed when the aging treatment is performed in one stage.
焼結体を得た後に、めっき膜3を形成する。本発明によるめっき膜3は、電解めっき、無電解めっきのいずれで形成しても良いが、電解めっきで形成することがより好ましい。C含有量の制御が容易なためである。電解めっきを行なう場合、電解めっきを行う前の処理(前処理)を焼結体に対して行なう。この前処理は、例えば、焼結体を所定形状・精度に加工した後に、バレル研磨、脱脂、水洗、エッチング(例えば硝酸)、水洗を施す。この工程は、あくまで一例であって、本発明を限定する要素とはならない。次いで電解めっきによりめっき膜3を成膜する。めっき膜3を成膜した後に、水洗、乾燥して電解めっきによるめっき膜3形成のための一連の工程を終了する。
After obtaining the sintered body, the
めっき膜3の成膜についてさらに言及する。
めっき膜3として電解ニッケルめっき膜を形成する場合の典型的なめっき条件として以下のものを適用することができる。ただし、以下はあくまで一例であって、本発明を限定するものではない。
(1)めっき浴:硫酸ニッケル、塩化アンモニウム、ホウ酸
pH:5.6〜5.8
温度:20〜30℃
電流密度:0.5〜5A/dm2
(2)めっき浴(ワット浴):硫酸ニッケル、塩化ニッケル、ホウ酸
pH:4.5〜5.5
温度:40〜60℃
電流密度:1〜7A/dm2
(3)めっき浴:スルファンミン酸ニッケル、臭化ニッケル、ホウ酸
pH:4.0〜5.0
温度:40〜50℃
電流密度:1〜15A/dm2
The film formation of the
As typical plating conditions when an electrolytic nickel plating film is formed as the
(1) Plating bath: nickel sulfate, ammonium chloride, boric acid pH: 5.6 to 5.8
Temperature: 20-30 ° C
Current density: 0.5 to 5 A / dm 2
(2) Plating bath (Watt bath): Nickel sulfate, nickel chloride, boric acid pH: 4.5 to 5.5
Temperature: 40-60 ° C
Current density: 1-7 A / dm 2
(3) Plating bath: nickel sulfamate, nickel bromide, boric acid pH: 4.0-5.0
Temperature: 40-50 ° C
Current density: 1-15 A / dm 2
めっき膜3として電解銅めっき膜を形成する場合の典型的なめっき条件として以下のものを適用することができる。ただし、以下はあくまで一例であって、本発明を限定するものではない。
(1)めっき浴:ピロリン酸銅3水和物、ピロリン酸カリウム、アンモニア
pH:8〜10
温度:50〜60℃
電流密度:2〜6A/dm2
(2)めっき浴:銅塩、リン酸塩、脂肪族ホスホン酸化合物、金属水酸化物
pH:9.5〜10.5
温度:55〜65℃
電流密度:1〜10A/dm2
As typical plating conditions when an electrolytic copper plating film is formed as the
(1) Plating bath: copper pyrophosphate trihydrate, potassium pyrophosphate, ammonia pH: 8-10
Temperature: 50-60 ° C
Current density: 2-6 A / dm 2
(2) Plating bath: copper salt, phosphate, aliphatic phosphonic acid compound, metal hydroxide pH: 9.5 to 10.5
Temperature: 55-65 ° C
Current density: 1-10 A / dm 2
めっき膜3として電解Snめっき膜を形成する場合、フェロスタン法、ハロゲン法、アルカリ法のいずれかを採用することができる。フェロスタン法及びハロゲン法は酸性浴を用いるめっき法であり、SnはSn2+から析出する。フェロスタン法ではフェノールスルホン酸すずを、ハロゲン法では塩化第一すずを使用する。アルカリ法では、すず酸ソーダを主成分とし、SnはSn2+から析出する。
When an electrolytic Sn plating film is formed as the
以上、本発明によるめっき膜3をR−T−B系永久磁石に適用する例について説明した。しかし、本発明によるめっき膜3は、R−T−B系永久磁石の保護膜としての利用に限定されず、耐食性が要求される他の希土類永久磁石、さらには耐食性の要求される他の部材の保護膜として利用することができることはいうまでもない。
In the above, the example which applies the
所定の組成を有する薄帯状合金をストリップキャスト法で作製した。この薄帯状合金に室温にて水素を吸蔵させた後、Ar雰囲気中で400〜700℃前後まで昇温して脱水素を行なうことにより粗粉末を得た。
ジェットミルを用いてこの粗粉末を微粉砕した。微粉砕は、ジェットミル内をN2ガスで置換した後に高圧N2ガス気流を用いて行った。得られた微粉末の平均粒径は4.0μmであった。なお、微粉砕を行なう前に粉砕助剤としてステアリン酸亜鉛を0.01〜0.10wt%添加した。
A ribbon-like alloy having a predetermined composition was produced by strip casting. This thin strip alloy was occluded with hydrogen at room temperature, and then heated to about 400 to 700 ° C. in an Ar atmosphere to perform dehydrogenation, thereby obtaining a coarse powder.
The coarse powder was pulverized using a jet mill. Milling was performed using a high-pressure N 2 gas flow through the jet mill was replaced with N 2 gas. The average particle size of the obtained fine powder was 4.0 μm. In addition, before performing fine grinding, 0.01 to 0.10 wt% of zinc stearate was added as a grinding aid.
得られた微粉末を1200kA/m(15kOe)の磁場中で98MPa(1.0ton/cm2)の圧力で成形して成形体を得た。この成形体を真空中において、1030℃で4時間焼結した後に、急冷した。次いで得られた焼結体に850℃×1時間と540℃×1時間(ともにAr雰囲気中)の2段時効処理を施した。焼結体の組成を分析したところ、26.5wt%Nd−5.9wt%Dy−0.25wt%Al−0.5wt%Co−0.07wt%Cu−1.0wt%B−Fe.balの組成を有していた。 The obtained fine powder was molded at a pressure of 98 MPa (1.0 ton / cm 2 ) in a magnetic field of 1200 kA / m (15 kOe) to obtain a molded body. The molded body was sintered in a vacuum at 1030 ° C. for 4 hours and then rapidly cooled. Next, the obtained sintered body was subjected to a two-stage aging treatment of 850 ° C. × 1 hour and 540 ° C. × 1 hour (both in an Ar atmosphere). When the composition of the sintered body was analyzed, 26.5 wt% Nd-5.9 wt% Dy-0.25 wt% Al-0.5 wt% Co-0.07 wt% Cu-1.0 wt% B-Fe. It had a composition of bal.
得られたR−T−B系永久磁石を加工して30mm×40mm×5mmのサイズの試料を作製した。この試料をバレル研磨後、アルカリ脱脂、硝酸洗浄、アルカリ超音波洗浄を施した。試料を乾燥後、表1に示す条件で試料表面にNiめっきを施した。なお、試験No.a及びbは単層のNiめっき、試験No.c〜hは複層(2層)のNiめっきを施した。また、試験No.c〜eは第1めっき層及び第2めっき層の成膜条件を調整することにより、第1めっき層及び第2めっき層のC含有量を変動させた。また、試験No.f〜hは第2めっき層の電流密度を調整することにより、第2めっき層のC含有量を変動させた。 The obtained RTB-based permanent magnet was processed to prepare a sample having a size of 30 mm × 40 mm × 5 mm. This sample was barrel-polished and then subjected to alkali degreasing, nitric acid cleaning, and alkali ultrasonic cleaning. After drying the sample, the surface of the sample was plated with Ni under the conditions shown in Table 1. In addition, Test No. a and b are single-layer Ni platings, test nos. In c to h, multiple layers (two layers) of Ni plating were performed. In addition, Test No. c to e varied the C content of the first plating layer and the second plating layer by adjusting the film forming conditions of the first plating layer and the second plating layer. In addition, Test No. f to h varied the C content of the second plating layer by adjusting the current density of the second plating layer.
Niめっき完了後、形成されためっき膜の評価を行った。評価項目、評価方法を以下に示す。また、評価結果を表2に示す。
<めっき膜厚測定>:蛍光X線微小部膜厚計にて膜厚を測定した。膜厚の測定は、試料の平面中心部で行い、5個の試料の平均値とした。
<めっき膜組成分析>:めっき膜のみを剥がし取り、酸素気流中燃焼−赤外吸光法を用いてCおよびS量を分析した。なお試験No.c〜h(2層めっき)については、焼結体からなる試料(磁石素体)に第1めっき層と同一条件にてめっきした単層の試料、および第2めっき層と同一条件にてめっきした単層の試料を用いた。2層めっきの場合、第1めっき層と第2めっき層を分離して組成分析をすることが困難なためである。
<硬度>:ビッカース硬度計により、ビッカース硬度を測定した。5個の試料の平均値である。
<耐食性>:120℃、100%RH、2atm.なる条件にて100hr保持した後の試料表面状態(フクレ、錆)を目視にて観察した。20個の試料中、フクレおよび錆の発生した試料個数の割合にて評価した。
<密着性>:めっき膜に10mmの幅で深さ30〜40μm、長さ20mmの切れ目を2本平行にいれて、2本の切れ目同士を同様の深さの切れ目で結んで、その部分から垂直にめっき膜のみを引き剥がし、そのときの引き剥がし力を測定した。5個の試料の平均値である。
After the Ni plating was completed, the formed plating film was evaluated. Evaluation items and evaluation methods are shown below. The evaluation results are shown in Table 2.
<Plating film thickness measurement>: The film thickness was measured with a fluorescent X-ray microscopic part thickness meter. The film thickness was measured at the center of the plane of the sample, and the average value of the five samples was taken.
<Plating film composition analysis>: Only the plating film was peeled off, and the amounts of C and S were analyzed using combustion in an oxygen stream-infrared absorption method. Test No. For c to h (two-layer plating), a single layer sample obtained by plating a sintered sample (magnet body) under the same conditions as the first plating layer, and plating under the same conditions as the second plating layer A single layer sample was used. This is because in the case of two-layer plating, it is difficult to analyze the composition by separating the first plating layer and the second plating layer.
<Hardness>: Vickers hardness was measured with a Vickers hardness meter. The average value of 5 samples.
<Corrosion resistance>: 120 ° C., 100% RH, 2 atm. The sample surface state (swelling and rust) after being held for 100 hours under the following conditions was visually observed. The 20 samples were evaluated based on the ratio of the number of samples in which swelling and rust occurred.
<Adhesiveness>: 10 mm wide, 30-40 μm deep, 20 mm long cuts are placed in parallel on the plating film, and the two cuts are connected by a cut of the same depth. Only the plating film was peeled off vertically, and the peeling force at that time was measured. The average value of 5 samples.
表2において、試験No.a及びbは、単層Niめっきであるが、C含有量が0.005wt%と少ない試験No.aは耐食性及びめっき膜の密着性が劣る。逆にC含有量が0.220wt%と多い試験No.bはめっき膜にクラックが発生した。なお、クラックが発生した試験No.bは、硬さ、耐食性及び密着性の評価を行わなかった。 In Table 2, test no. Although a and b are single layer Ni plating, test No. with a small C content of 0.005 wt%. a is inferior in corrosion resistance and adhesion of the plating film. On the contrary, test No. with a large C content of 0.220 wt% was obtained. As for b, the crack generate | occur | produced in the plating film. In addition, test No. in which the crack occurred. For b, hardness, corrosion resistance, and adhesion were not evaluated.
試験No.c〜eは、第1めっき層及び第2めっき層ともにC含有量が本発明で推奨する0.005〜0.2wt%の範囲にあり、かつ第2めっき層の方が第1めっき層よりもC含有量が少ない。ただし、試験No.eは、第1めっき層と第2めっき層のC含有量の差(|第1めっき層−第2めっき層|)が0.115wt%と大きい。このように、第1めっき層と第2めっき層のC含有量の差が大きいと、耐食性が劣ることがわかる。また、硬さも低い。さらに、試験No.c及びdを比較すると、第1めっき層と第2めっき層のC含有量の差が小さいほど、あるいは第2めっき層のC含有量が多いほど、めっき膜が硬いことがわかる。 Test No. c to e are C contents in the range of 0.005 to 0.2 wt% recommended in the present invention for both the first plating layer and the second plating layer, and the second plating layer is more preferable than the first plating layer. Has a low C content. However, test no. As for e, the difference in C content between the first plating layer and the second plating layer (| first plating layer−second plating layer |) is as large as 0.115 wt%. Thus, when the difference of C content of a 1st plating layer and a 2nd plating layer is large, it turns out that corrosion resistance is inferior. Also, the hardness is low. Furthermore, test no. When c and d are compared, it can be seen that the smaller the difference in C content between the first plating layer and the second plating layer, or the higher the C content in the second plating layer, the harder the plating film.
試験No.f〜hは、第2めっき層成膜時の電流密度を調整したものである。成膜時の電流密度を高くするとめっき層に含まれるC含有量が多くなることがわかる。そして、試験No.f〜hにおいて、第1めっき層と第2めっき層のC含有量の差が小さくなるにつれて、あるいは第2めっき層のC含有量が増加するにつれて、めっき膜の硬さが向上することがわかる。 Test No. f to h are obtained by adjusting the current density at the time of forming the second plating layer. It can be seen that if the current density during film formation is increased, the C content contained in the plating layer increases. And test no. From f to h, it can be seen that the hardness of the plating film improves as the difference in C content between the first plating layer and the second plating layer decreases or as the C content in the second plating layer increases. .
1…R−T−B系永久磁石、2…磁石素体、3…めっき膜、3a…第1めっき層、3b…第2めっき層
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記磁石素体表面を被覆する、C含有量をCc(wt%)としたとき、0.005<Cc≦0.2wt%である電解Niめっき膜と、
を備え、
前記電解Niめっき膜は、前記磁石素体表面側に配置される第1めっき層と、前記第1めっき層上に配置される第2めっき層を含み、
前記第1めっき層のSの含有量が酸素気流中燃焼−赤外吸光法による検出限界以下であり、
前記第2めっき層は前記第1めっき層よりもC含有量が0.048wt%以上0.1wt%以下の範囲で少ないことを特徴とするR−T−B系永久磁石。 Main phase comprising R 2 T 14 B compound (where R is one or more of rare earth elements including Y and T is one or more transition metal elements in which Fe, Fe and Co are essential) A magnet body composed of a sintered body including at least crystal grains and a grain boundary phase containing more R than the main phase crystal grains;
An electrolytic Ni plating film that covers the surface of the magnet body, where C content is Cc (wt%), and 0.005 <Cc ≦ 0.2 wt%;
With
The electrolytic Ni plating film includes a first plating layer disposed on the magnet body surface side and a second plating layer disposed on the first plating layer,
The content of S in the first plating layer is below the detection limit by combustion in an oxygen stream-infrared absorption method,
The RTB -based permanent magnet is characterized in that the second plating layer has a C content smaller than that of the first plating layer in a range of 0.048 wt% to 0.1 wt%.
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