JP4241906B1 - 希土類系永久磁石 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図3
Description
しかしながらR−Fe−B系永久磁石は反応性の高い希土類元素:Rを含むため、大気中で酸化、腐食されやすく、何の表面処理をも行わずに使用した場合には、わずかな酸やアルカリや水分などの存在によって表面から腐食が進行して錆が発生し、それにともなって磁石特性の劣化やばらつきを招く。さらに錆が発生した磁石を磁気回路などの装置に組み込んだ場合、錆が飛散して周辺部品を汚染する恐れがある。上記の点に鑑み、希土類系永久磁石の表面処理としてNiめっき皮膜、Cuめっき皮膜あるいはその組み合わせによる防錆処理が特許文献1などに開示され、広く採用されている。
しかし、特許文献2に提案されている方法で接着した接合構造体を耐湿性試験下に放置すると、接着強度が低下してしまう。特に接着剤としてシリコーン系接着剤を用いると、その低下は顕著となる。
しかし該特許文献は接着性改善を考慮しておらず、接着性を高める下地めっき皮膜の構成やCu合金皮膜の組成について開示していない。
その結果、本発明者は、最表層に特定組成および薄い特定膜厚のSnCu合金めっき皮膜を有する磁石は耐湿試験に供した後も接着強度が低下しないことを見出した。
しかしながら上記SnCu合金めっき皮膜は薄いため、下地皮膜の影響を受けやすく、下地皮膜の表面粗度が大きいと磁石表面の凹凸によっては目的とする接着強度が得られない恐れがあることも判明した。
そこで本発明者は下地皮膜を平滑性に優れたCuめっき皮膜を含み、さらに上記SnCu合金めっき皮膜の直下はNiめっき皮膜である多層めっき皮膜とすることで、上記問題を解決することができることを知見し本発明に至った。
さらに好ましい態様として以下の構成を提案する。
2 リング型焼結磁石体
3 接着強度測定治具
接着性を高めた皮膜を表面に持つ本発明の希土類系永久磁石の効果は、下地として積層されたそれぞれの皮膜の特性を生かしており、前記組み合わせにおいて初めて得られる。
SnCu合金めっき皮膜の組成はSnが35mass%(22.3原子%)以上55mass%(39.5原子%)未満であり、40mass%以上50mass%以下が望ましい。Snが35mass%未満になると、Cu比率の増加により酸化や腐食しやすくなる。またSnが55mass%以上ではSn比率の増加に伴い、皮膜自体の硬度が急激に低下し、皮膜に傷がつきやすくなる。
本発明のSnCu合金めっき皮膜は薄いため、得られるSnCu合金めっき皮膜の表面粗さは下地の積層めっき皮膜の表面粗さに倣い、下地めっき皮膜の表面粗さが粗い場合には粗くなり、突起がSnCu合金めっき皮膜に生成されやすくなる。このため下地めっき皮膜は平滑であることが望ましい。下地めっき皮膜の平滑性は、表面粗さRmaxが0.5〜15μmであることが望ましく、0.5〜10μmがより望ましく、0.5〜5μmが更に望ましい。
平滑性の高い皮膜であれば任意のめっき皮膜を選択できるが、中でもCuめっきはめっき液の種類も多く、平滑な皮膜を得やすいことからCuめっき皮膜が採用される。
Cuめっき皮膜の上に成膜されるNiめっき皮膜の膜厚は下地のCuめっき皮膜の平滑性を維持しつつさらにCuめっき皮膜の酸化を防ぐことができる膜厚が望ましい。
磁石体の表面側から順に、Ni(磁石体がめっき皮膜で覆われる下限の膜厚と工業生産上不利にならない上限膜厚であればよい)、Cu(膜厚範囲:3〜17μm)、Ni(膜厚範囲:2〜8μm)とするのが望ましい。
Cuめっき皮膜の膜厚が3μm未満ではCuめっき皮膜の下層に位置する下地Niめっき皮膜の凹凸構造を十分に平滑化することが出来ず17μmを超えると積層めっき皮膜の総厚が厚くなり工業生産上不利となる。
下地めっき皮膜の最上層(3層膜最表層)のNiめっき皮膜の膜厚が2μm未満では直下のCuめっき皮膜を腐食や酸化から保護する防錆効果が低く、8μmを超えるとNiめっき皮膜の成長と共に、皮膜の表面の凹凸が大となり表面粗さが大となる。
磁石体の表面側から順に、Cu(膜厚範囲:3〜17μm)、Ni(膜厚範囲:2〜8μm)とするのが望ましい。
Cuめっき皮膜の膜厚が3μm未満ではめっき前処理により粗化された磁石体の表面の構造をCuめっきにより平滑化することが出来ず17μmを超えると積層めっき皮膜の総厚が厚くなり工業生産上不利となる。
下地めっき皮膜の最上層(2層膜最表層)のNiめっき皮膜の膜厚が2μm未満では直下のCuめっき皮膜を腐食や酸化から保護する防錆効果が低く、8μmを超えるとNiめっき皮膜本来の構造のため表面粗さが大きくなる。
なお、本発明においてめっき皮膜の膜厚は接着面にて測定すればよい。
めっき方法は、バレルめっき、ラックめっきを適宜使用できるが、めっきを行う磁石体がリング形状であって、電気めっきを行う場合においては、ラックめっきが望ましい。ラックめっきはリングの外径と内径に流れる電流値を制御しやすく、外径部と内径部に形成されるめっき皮膜の膜厚を均一にしやすい。SnCu合金めっきを電気めっきにて行う場合、電流密度はめっき液の種類、バレルめっき、ラックめっき等めっきの方式により適宜選択できるが、0.1A/dm2以上10A/dm2以下が好ましく、0.5A/dm2以上5A/dm2以下がさらに好ましい。
硫酸を使用する場合にも塩酸と同等の濃度範囲で使用すればよい。
また塩酸、硫酸以外の酸としては、有機酸である蓚酸、リン酸等も好適に使用できる。特に、SnCu合金めっきにピロリン酸系のメッキ液を使用する場合には、活性化に用いる酸にリン酸、ポリリン酸等を用いると、酸活性化後に水洗無しでそのままめっき工程に移っても、後工程のSnCu合金めっき液への影響が少なく、下地めっき皮膜との密着性が良好なSnCu合金めっき皮膜を形成することができる。
下地めっき皮膜としてのCuめっき皮膜の形成に際しては、ピロリン酸浴、硫酸浴、シアン浴、無電解浴、また特許第3972111号公報や特許第4033241号公報に記載のFeイオンのキレート剤を含むめっき浴が選択できる。ピロリン酸浴による電気Cuめっきは、電気伝導性及び柔軟性、展延性に優れており、膜の付き周り性が良好である。このため、ピロリン酸浴による電気めっきはリング形状物のめっきに好適に使用できる。ここでいう膜の付き周り性とは、めっきが素材を被覆できる能力、例えば、被めっき物の凹部やリング磁石の内径部などの電流密度が低くなってしまう部分までめっきが付着する能力を示す。
またピロリン酸浴による電気めっきはセル構造がなく平滑性に優れており、この上にめっきするSnCu合金めっきの平滑性を保つことができる。
特許第3972111号公報および特許4033241号公報に記載の電気Cuめっきは光沢があり、非常に緻密な膜をR−Fe−B系希土類磁石上に直接形成できる。
特許第3972111号公報および特許4033241号公報に記載の方法を採用する場合、下地のめっきは必ずしも必要では無い。めっき液によるFeイオンとのキレート安定度定数が高いキレート剤を配合することで、希土類磁石表面に密着性に優れた銅めっき皮膜を形成することが出来る。
特にリング磁石に電気めっきを採用する場合、リング磁石の内径部へ電流が流れにくく、内径部に形成されるめっき皮膜が薄くなる傾向があり、めっき液による腐食で皮膜の密着性が悪くなる場合があるが、本めっき液を使用するとめっき液による磁石体の腐食が無いため、磁石体とめっき皮膜の剥離が原因の接着強度の低下を抑えることができ好適である。
ただし希土類系永久磁石がリング形状であり電気めっきを行う場合にはラックめっきが好ましい。ラックめっきはリングの外径部と内径部に流れる電流を制御しやすく、外径部と内径部に形成されるめっき皮膜の膜厚を均一にしやすい。電気めっきを選択する場合にはその電流密度はめっき液の種類、めっき方法によって決めればよく、0.1A/dm2以上10A/dm2以下が好ましく、0.5A/dm2以上5A/dm2以下が更に好ましい。
工業的には比較的短時間で加熱により硬化する付加反応形のシリコーン系接着剤が使用される場合が多い。シリコーン系接着剤はこのような応力を吸収し、磁石に割れが発生しにくい。しかしながら、シリコーン系接着剤を用いて作製した接合構造体は、高温高湿環境により急激に接着強度が低下し、特に磁石体の最表層にNiめっき皮膜を有する希土類系永久磁石の場合はその低下が顕著である。本発明のSnCu合金めっき皮膜を最表層に有する希土類系永久磁石を、シリコーン系接着剤を用いて他部材と接着した接合構造体は、この問題を解決し、耐湿性試験後も接着強度の低下が少なく、長期にわたり、安定した接着強度を保証することができる。
また、接合構造体として接着する前に、耐湿試験に供した後に接着して、接着強度を測定しても、耐湿試験に供しないものと比較して強度が低下しない。
R:24mass%未満では、磁気特性の内、残留磁束密度Br、保磁力HcJが低下する。また34mass%を超えると焼結体内部の希土類に富む相の量が多くなり、且つ形態も粗大化して耐食性が低下する。B:0.6mass%未満の場合、主相であるR2Fe14B相の形成に必要なB量が不足し、軟磁性的な性質を有するR2Fe14相が生成し保磁力が低下する。一方B量が1.8mass%を超えると非磁性相であるBに富む相が増加して残留磁束密度Brが低下する。
焼結の後、熱処理及び加工を行う。なお加工は熱処理の前に行うこともできる。
〈磁石の作製〉
(実施例1)
公知の方法により、(Nd,Dy)2(Fe)14B型金属間化合物を主相とするNd−Dy−Fe−Al−B系焼結磁石体を作製した。この焼結磁石体の室温における磁気特性はBr=1.2T(12kG)、HcJ=1989kA/m(25kOe)、(BH)max=280kJ/m3(35MGOe)であった。次に、前記焼結磁石体を30mm×15mm×3mmの直方体形状に加工後、バレル研磨を施した。
前記研磨後の焼結磁石体を水溶性防錆剤に浸漬後、約60℃に加温して乾燥した。こうして得られた試料についてめっき前処理として5vol%の硝酸による第1前処理、その後、過酸化水素10vol%、酢酸25vol%の混酸による第2前処理を行い、その後、以下の順でNi−Cu−Ni3層めっき皮膜を成膜した。
[1層目Niめっき皮膜]
めっき浴:ワット浴(硫酸Ni300g/L、塩化Ni50g/L、ホウ酸50g/L)
浴温:50℃
電流密度:1A/dm2
膜厚:3μm
成膜後水洗
[2層目Cuめっき皮膜]
めっき浴:ピロリン酸Cu浴(ピロリン酸Cu80g/L、金属Cu30g/L、ピロリン酸カリウム300g/L、アンモニア2ml/L、光沢剤(奥野製薬ピロトップPC)1ml/L)
浴温:55℃
電流密度:1A/dm2
膜厚:7μm
成膜後水洗
[3層目Niめっき皮膜]
めっき浴:ワット浴(硫酸Ni300g/L、塩化Ni50g/L、ホウ酸50g/L、光沢剤(サッカリン系)10mL/L)
浴温:50℃
電流密度:1A/dm2
膜厚5μm
成膜後水洗
以上のようにして成膜したNi−Cu−Ni3層めっき皮膜を有する焼結磁石体表面に、以下の条件でSnCu合金めっき皮膜を成膜し、本発明の希土類系永久磁石を得た。
[SnCu合金めっき皮膜]
めっき浴:ピロリン酸第一スズ20g/L、ピロリン酸Cu10g/L、ピロリン酸カリウム180g/L、光沢剤、カチオン界面活性剤、表面張力調整剤、浴安定剤等添加
浴温:20℃
電流密度:1A/dm2
膜厚1μm
成膜後水洗乾燥
SnCu合金めっき皮膜の組成はCu:Sn=55:45mass%であった。
SnCu合金めっき皮膜の膜厚を0.1μmとした以外は実施例1と同じ方法で多層めっき皮膜を有する希土類系永久磁石を作製した。
SnCu合金めっき皮膜の膜厚を0.2μmとした以外は実施例1と同じ方法で多層めっき皮膜を有する希土類系永久磁石を作製した。
SnCu合金めっき皮膜の膜厚を2μmとした以外は実施例1と同じ方法で多層めっき皮膜を有する希土類系永久磁石を作製した。
Ni−Cu−Ni3層めっき皮膜の膜厚構成においてNi膜厚5μm、Cu膜厚12μm、Ni膜厚8μmとしSnCu合金めっき皮膜の膜厚を0.1μmとした以外は実施例1と同じ方法で多層めっき皮膜を有する希土類永久磁石を作製した。
Ni−Cu−Ni3層めっき皮膜の膜厚構成においてNi膜厚5μm、Cu膜厚12μm、Ni膜厚8μmとしSnCu合金めっき皮膜の膜厚を0.2μmとした以外は実施例1と同じ方法で多層めっき皮膜を有する希土類永久磁石を作製した。
Ni−Cu−Ni3層めっき皮膜の膜厚構成においてNi膜厚1μm、Cu膜厚3μm、Ni膜厚2μmとしSnCu合金めっき皮膜の膜厚を2μmとした以外は実施例1と同じ方法で多層めっき皮膜を有する希土類永久磁石を作製した。
実施例1と同じ方法で多層めっき皮膜を有する希土類系永久磁石を作製した後、第三リン酸ソーダ10g/L溶液に3分間浸漬し、水洗、乾燥して化成処理を行った。
SnCu合金めっきの液組成を調整し皮膜の組成をCu:Sn=65:35mass%としたこと以外は実施例1と同じ方法で多層めっき皮膜を有する希土類系永久磁石を作製した。
SnCu合金めっきの液組成を調整し皮膜の組成をCu:Sn=60:40mass%としたこと以外は実施例1と同じ方法で多層めっき皮膜を有する希土類系永久磁石を作製した。
SnCu合金めっきの液組成を調整し皮膜の組成をCu:Sn=50:50mass%としたこと以外は実施例1と同じ方法で多層めっき皮膜を有する希土類系永久磁石を作製した。
SnCu合金めっきの液組成を調整し皮膜の組成をCu:Sn=47:53mass%としたこと以外は実施例1と同じ方法で多層めっき皮膜を有する希土類系永久磁石を作製した。
SnCu合金めっきの液組成を調整し皮膜の組成をCu:Sn=46:54mass%としたこと以外は実施例1と同じ方法で多層めっき皮膜を有する希土類系永久磁石を作製した。
実施例1と同じ方法で、Ni−Cu−Ni3層めっき皮膜を成膜し、その後、10vol%硫酸に浸漬、水洗した。
以上のようにして成膜したNi−Cu−Ni3層めっき皮膜を有する焼結磁石体表面に、実施例1と同じ条件でSnCu合金めっき皮膜を成膜し、本発明の希土類系永久磁石を得た。
実施例1と同じ方法で、Ni−Cu−Ni3層めっき皮膜を成膜し、その後、10vol%塩酸に浸漬、水洗した。
以上のようにして成膜したNi−Cu−Ni3層めっき皮膜を有する焼結磁石体表面に、実施例1と同じ条件でSnCu合金めっき皮膜を成膜し、本発明の希土類系永久磁石を得た。
実施例1と同じ方法で、Ni−Cu−Ni3層めっき皮膜を成膜し、その後、水で希釈し、pHを1.3に調整したポリリン酸に浸漬した。その後水洗しないでSnCu合金めっきを行った以外は、実施例1と同じ条件でSnCu合金めっき皮膜を成膜し、本発明の希土類系永久磁石を得た。
実施例1で準備した焼結磁石体の表面に特許第4033241号公報に記載の方法で膜厚が17μmのCuめっき皮膜を成膜し、さらにCuめっき皮膜の表面に以下の条件でNiめっき皮膜を成膜した。
[2層目Niめっき皮膜]
めっき浴:ワット浴(硫酸Ni300g/L、塩化Ni50g/L、ホウ酸50g/L、光沢剤(サッカリン系)10mL/L)
浴温:50℃
電流密度:1A/dm2
膜厚5μm
成膜後水洗
以上のようにして成膜したCu−Ni2層めっき皮膜を有する焼結磁石体表面に、以下の条件でSnCu合金めっき皮膜を成膜し、本発明の希土類系永久磁石を得た。
[SnCu合金めっき皮膜]
めっき浴:ピロリン酸第一スズ20g/L、ピロリン酸Cu10g/L、ピロリン酸カリウム180g/L、光沢剤、カチオン界面活性剤、表面張力調整剤、浴安定剤等添加
浴温:20℃
電流密度:1A/dm2
膜厚1μm
成膜後水洗乾燥
SnCu合金めっき皮膜の組成はCu:Sn=55:45mass%であった。
実施例1で使用したものと同じ焼結磁石体に対し、実施例1と同じ方法で前処理を施し、実施例1と同じ方法で1層目のNiめっき皮膜を成膜し、その後膜厚を12μmとしたこと以外は実施例1と同じ方法で2層目のCuめっき皮膜を成膜してNi−Cu2層めっき皮膜を有する希土類系永久磁石を作製した。
以上のようにして成膜したNi−Cu2層めっき皮膜を有する焼結磁石体表面に、実施例1と同じ条件でSnCu合金めっき皮膜を成膜し、多層めっき皮膜を有する希土類系永久磁石を得た。
SnCu合金めっき皮膜の膜厚を4μmとした以外は実施例1と同じ方法で多層めっき皮膜を有する希土類系永久磁石を作製した。
SnCu合金めっき皮膜の膜厚を3.5μmとした以外は実施例1と同じ方法で多層めっき皮膜を有する希土類系永久磁石を作製した。
SnCu合金めっき皮膜の膜厚を0.05μmとした以外は実施例1と同じ方法で多層めっき皮膜を有する希土類系永久磁石を作製した。
SnCu合金めっきの液組成を調整し皮膜の組成をCu:Sn=80:20mass%としたこと以外は実施例1と同じ方法で多層めっき皮膜を有する希土類系永久磁石を作製した。Cuの比率が高いので変色を防止するため、ベンゾトリアゾールで防錆処理を行った。
SnCu合金めっきの液組成を調整し皮膜の組成をCu:Sn=67:33mass%としたこと以外は実施例1と同じ方法で多層めっき皮膜を有する希土類系永久磁石を作製した。出来上がった膜は銅の成分が多く、色調が黄銅色であったため、10vol%の硫酸で洗浄、水洗後、ベンゾトリアゾールにて防錆処理を行った。
SnCu合金めっきの液組成を調整し皮膜の組成をCu:Sn=40:60mass%としたこと以外は実施例1と同じ方法で多層めっき皮膜を有する希土類系永久磁石を作製した。
SnCu合金めっきの液組成を調整し皮膜の組成をCu:Sn=30:70mass%としたこと以外は実施例1と同じ方法で多層めっき皮膜を有する希土類系永久磁石を作製した。
SnCu合金めっきの液組成を調整し皮膜の組成をCu:Sn=10:90mass%としたこと以外は実施例1と同じ方法で多層めっき皮膜を有する希土類系永久磁石を作製した。
実施例1と同じ方法でNi−Cu−Ni3層めっき皮膜を有する希土類系永久磁石を作製し、10vol%の硫酸で洗浄、水洗し、さらに10mass%の苛性ソーダで洗浄、水洗、その後乾燥した。
実施例1と同じ方法でNi−Cu−Ni3層めっき皮膜を成膜し、その後、3g/Lの蓚酸溶液(20℃)に3分間浸漬し、水洗後乾燥した。
実施例1で使用したものと同じ焼結磁石体に対し、実施例1と同じ方法で前処理を施し、実施例1と同じ方法で1層目のNiめっき皮膜を成膜し、膜厚を12μmとしたこと以外は実施例1と同じ方法で2層目のCuめっき皮膜を成膜して、Ni−Cu2層めっき皮膜を有する希土類系永久磁石を作製した。
その後、10vol%の硫酸で洗浄、水洗後、ベンゾトリアゾールにて防錆処理を行った。
実施例1と同じ方法で、Ni−Cu−Ni3層メッキ皮膜を成膜した。
その後、硫酸ニッケル、硫酸銅、pH調整剤及び光沢剤等の添加剤を添加しためっき液で膜厚2μmのCu−Ni合金めっき皮膜を成膜した。皮膜の組成はNi、28mass%(残部Cu)であった。
実施例1と同じ方法で、Ni−Cu−Ni3層めっき皮膜を成膜した。
その後、シアン化第一銅、フェロシアン化鉄、ロッセル塩を添加し、更にpHを調整しためっき液で膜厚2μmのCu−Fe合金めっき皮膜を成膜した。皮膜の組成はFe、13mass%(残部Cu)であった。
実施例1〜実施例17、参考例、比較例1〜比較例13で作製した磁石を、シリコーン系接着剤(東レ・ダウコーニング製SE1750:付加反応型のシリコーン系接着剤)を用いてSUS304製のヨークに接着して接合構造体を作製した。硬化条件は、150℃×90分(温度は接触型温度計で磁石温度を測定)で、1条件につき各10ケの接合構造体を作製した。そのうち、5ケは接着直後に圧縮せん断強度を測定し、残りの5ケは高温高湿80℃×90%×24時間の耐湿性試験後に圧縮せん断強度を測定(いずれの接合構造体も室温に戻った状態にて圧縮せん断強度を測定)した。圧縮せん断強度はTOYO BALDWIN(TENSILON UTM−I−5000C)を用いて測定した。圧縮速度は1.5mm/minとした。また試験後の剥離面の接着剤の状態、および、試験に伴う取扱傷の発生有無について目視観察した。試験結果を表1および表2に示した。なお、表中の接着強度(圧縮せん断強度)は各5ケの測定値の平均値を示す。
実施例1〜実施例17および参考例の磁石については、接着直後も耐湿性試験後も良好な接着強度を示し、また、接着剤の剥離モードも全面凝集破壊となったことから、本発明の希土類系永久磁石は、接着剤を用いて他部材と接着後に耐湿性試験を行っても、接着強度の低下が少ないことがわかった。また、試験後に、試験に供したほかの部分(接着面以外)に傷は発生していなかった。
比較例1、2の磁石については、皮膜の脆性が高く、接着後も耐湿試験後もSnCu合金めっき皮膜が破壊されSnCu合金めっき膜の部分的剥離が見られた。
比較例3の磁石については、接着直後の接着強度は高く、接着剤の剥離モードも全面凝集破壊となったが耐湿試験後は磁石側の界面剥離となり接着強度は低下した。従って、SnCu合金めっき皮膜の膜厚が0.05μmでは接着性向上の効果は認められないことがわかった。
比較例4、5の磁石については、接着直後の接着強度は高く、接着剤の剥離モードも全面凝集破壊となったが、耐湿試験後は接着強度が急激に低下し、接着剤が磁石表面に残っていない界面剥離となった。
比較例6、7、8の磁石については、接着性については問題が無かったが、接着等のハンドリングによる傷が発生した。このような傷はめっき皮膜の破損や寸法精度の低下を招く等、希土類系永久磁石の製品価値を落とすこととなり、量産上の取扱いを煩雑とする要因となる。
比較例9、10、11の磁石については、接着直後の接着強度は高く、接着剤の剥離モードも全面凝集破壊となったが、耐湿性試験後は接着強度が低下し、接着剤が磁石側に残っていない界面剥離となった。
比較例12、13の磁石については、接着直後の接着強度は比較的高く、接着剤の剥離モードも全面凝集破壊となったが、耐湿試験後は磁石側の接着剤界面剥離となり接着強度は低下した。
以上の結果から、特定のSnCu合金めっき皮膜と下地皮膜の組み合わせでのみ耐湿試験後の接着性が低下しないことがわかった。
公知の方法で、(Nd,Dy)2(Fe)14B型金属間化合物を主相とするNd−Dy−Fe−Al−B系のラジアル配向を持つリング型焼結磁石体を作製した。この永久磁石体の室温における磁気特性はBr=1.2T(12kG),HcJ=1989kA/m(25kOe),(BH)max=280kJ/m3(35MGOe)であった。前記リング型焼結磁石体に加工を施し外径40mm×内径33mm×高さ13.5mmの磁石素材を得た。防錆剤に浸漬し乾燥後、実施例1と同じ条件でめっきを施し、Ni−Cu−Ni3層めっき皮膜(各層の膜厚は実施例1と同じ)の上層に膜厚1μmのSnCu合金めっき皮膜を有する本発明のリング型焼結磁石体を得た。SnCu合金めっき皮膜の膜厚については、磁石の内径部分を測定した。
上記の最表層にSnCu合金めっき皮膜を有する本発明のリング型焼結磁石体の内径部分に、直径32.9mmのSUS304製の接着強度測定用ヨークを接着し、10ヶの本発明の接合構造体を作製した。なお、接着剤はシリコーン系接着剤(東レ・ダウコーニング製 SE1750)を用い150℃×90分加熱硬化した。
接着剤として加熱硬化型のエポキシ系接着剤を用い150℃×90分加熱硬化を行った以外は実施例18と同じ接合構造体を作製した。
硬化後それぞれの接合構造体を目視確認したところ、実施例18についてはリング型焼結磁石体に割れは発生していなかったが、比較例14については線膨張係数の差から割れが発生していた。目視結果を表3に示した。
実施例18の接合構造体のうち、5ケは接着直後に圧縮せん断強度を測定した。残りの5ケは高温高湿80℃×90%×24時間の耐湿性試験後に圧縮せん断強度を測定した。なお、圧縮せん断強度はTOYO BALDWIN(TENSILON UTM−I−5000C)を用いて測定した。圧縮速度は1.5mm/minとした。また、試験後の剥離面の接着剤の状態について観察した。
圧縮せん断強度の測定はリング型焼結磁石体のみを固定する図1に示す接着強度測定治具3に前記リング型焼結磁石体2と接着強度測定用ヨーク1とからなる接合構造体を載置し図2の様に白抜き矢印方向に所定圧力を加えて行った。その結果、上記耐湿性試験後にも接着強度の低下は少なく、剥離面は接着剤の凝集破壊面となっていた。なお、表中の接着強度(圧縮せん断強度)は各5ケの測定値の平均値を示す。
上記耐湿性試験に供した接合構造体の接着強度(5ケの圧縮せん断強度測定値の平均値)は4.3MPaであり、実施例18において行った耐湿性試験(80℃×90%×24時間)後の接着強度4.8MPaと比較してもその接着強度の低下は軽微であった。また、剥離した面の接着剤の剥離モードを確認したが、全てのサンプルについて、接着剤の凝集破壊であった。
また、上記耐湿試験後の希土類系永久磁石は、めっき皮膜の剥離、めっき皮膜のふくれ等が観察されず良好な耐食性を示した。
実施例18で作製した最表層にSnCu合金めっき皮膜を有する本発明のリング型焼結磁石体を30℃×70%×500時間の耐湿性試験に供した後、その内径部分に、直径32.9mmのSUS304製の接着強度測定用ヨークを接着し、10ヶの本発明の接合構造体を作製した。なお、接着剤はシリコーン系接着剤(東レ・ダウコーニング製 SE1750)を用い150℃×90分加熱硬化した。
耐湿性試験において採用した30℃×70%の条件は日本国埼玉県熊谷市における2004年〜2006年までの6月から8月までの平均気温と平均湿度(25.4℃、70.6%)から決定した。
0時間から500時間経過までのSnCu合金めっきの表面酸化の変化を、0時間、24時間、250時間、500時間経過後の表面分析をXPS(島津製作所製 ESCA−850)にて分析することにより調べた。結果を図3に示す。図3から明らかなように、0時間から500時間まで、表面酸化が進むことはなかった。
また、接着後について5ヶ、80℃×90%×24時間の耐湿試験後に5ヶそれぞれ圧縮せん断強度を測定した。
せん断強度の測定結果は5ヶの平均とした。
その結果、接着後のせん断強度は4.9MPaであった。耐湿試験後のせん断強度は4.8MPaであり、せん断強度の低下はほとんど無かった。目視確認の結果、剥離面は接着後についても、耐湿試験後についても接着剤の全面凝集破壊となった。
以上の結果は、最表層にSnCu合金めっき皮膜を有する本発明のリング型焼結磁石体の安定した耐酸化性が、腐食環境に暴露した場合における接着強度の低下を阻止したからであると考えられる。
実施例18で作製した最表層にSnCu合金めっき皮膜を有する本発明のリング型焼結磁石体を80℃×90%×24時間の耐湿性試験に供した後、その内径部分に、直径32.9mmのSUS304製の接着強度測定用ヨークを接着し、10ヶの本発明の接合構造体を作製した。なお、接着剤はシリコーン系接着剤(東レ・ダウコーニング製 SE1750)を用い150℃×90分加熱硬化した。
接着後について5ヶ、80℃×90%×24時間の耐湿試験後に5ヶそれぞれ圧縮せん断強度を測定した。
せん断強度の測定結果は5ヶの平均とした。
その結果、接着後のせん断強度は5.0MPaであった。耐湿試験後のせん断強度は4.9MPaであり、せん断強度の低下はほとんど無かった。目視確認の結果、剥離面は接着後についても、耐湿試験後についても接着剤の全面凝集破壊となった。
公知の方法で、(Nd,Dy)2(Fe)14B型金属間化合物を主相とするNd−Dy−Fe−Al−B系のラジアル配向を持つリング型焼結磁石体を作製した。この永久磁石体の室温における磁気特性はBr=1.2T(12kG),HcJ=1989kA/m(25kOe),(BH)max=280kJ/m3(35MGOe)であった。前記リング型焼結磁石体に加工を施し外径40mm×内径33mm×高さ13.5mmの磁石素材を得た。防錆剤に浸漬し乾燥後、めっきを行った。
めっきを行う希土類永久磁石がリング形状の場合には、リングの外径部に電流が集中しやすい。この傾向はリング磁石の直径に対する軸方向の長さが長くなるほど顕著になり、内径部に形成されるめっき皮膜の膜厚が薄くなる傾向にある。
実施例21においては、前記リング型焼結磁石の内径部における膜厚確保のため、特開2001−73198に開示された装置を用い順次、実施例1と同じ条件にてめっきを行った。装置は複数台用意しそれぞれのめっき液を準備した。装置間はめっきを行う磁石素体は濡れた状態で移動した。SnCu合金めっき皮膜の膜厚は内径部にて測定したところ1μmであった。その組成はCu:Sn=55:45mass%であった。
上記リング型焼結磁石体の内径部に、直径32.9mmのSUS304製の接着強度測定用ヨークを接着し、10ヶの本発明の接合構造体を作製した。なお、接着剤はシリコーン系接着剤(東レ・ダウコーニング製 SE1750)を用い150℃×90分加熱硬化した。
硬化後の接合構造体を目視確認したところ、リング型焼結磁石体に割れは発生していなかった。
作製した接合構造体のうち、5ケは接着直後に圧縮せん断強度を測定した。残りの5ケは高温高湿80℃×90%×24時間の耐湿性試験後に圧縮せん断強度を測定した。なお、圧縮せん断強度はTOYO BALDWIN(TENSILON UTM−I−5000C)を用いて測定した。圧縮速度は1.5mm/minとした。また、試験後の剥離面の接着剤の状態について観察した。
圧縮せん断強度の測定はリング型焼結磁石体のみを固定する図1に示す接着強度測定治具3に前記リング型焼結磁石体2と接着強度測定用ヨーク1とからなる接合構造体を載置し図2の様に白抜き矢印方向に所定圧力を加えて行った。その結果、耐湿試験前の接着強度は5.2MPaであり、耐湿試験後の接着強度は5.0MPaであった。上記耐湿性試験後にも接着強度の低下は少なく、剥離面は接着剤の凝集破壊面となっていた。なお、接着強度(圧縮せん断強度)は各5ケの測定値の平均を示す。
特開2001−73198に記載の方法は、リング磁石内径部にも陽極を配置することで、内径側と外形側のめっき膜厚比率を積極的に制御し直径に対する軸方向長さの大きいリング磁石にも適用でき、本願発明の方法と組み合わせて接着性を確保できる。
Claims (6)
- 積層めっき皮膜を有する希土類系永久磁石であって、めっき皮膜の最表層が膜厚0.1μm以上2μm以下のSnCu合金めっき皮膜であり、前記SnCu合金めっき皮膜の組成は、Snが35mass%以上55mass%未満で残部がCuであり、前記SnCu合金めっき皮膜の下層にNiめっき皮膜およびCuめっき皮膜を少なくとも含む2層以上の下地めっき皮膜を有し、前記下地めっき皮膜のうちSnCu合金めっき皮膜の直下はNiめっき皮膜であることを特徴とする、希土類系永久磁石。
- 前記下地めっき皮膜のうちCuめっき皮膜の膜厚は3μm以上17μm以下である請求項1に記載の希土類系永久磁石。
- 前記下地めっき皮膜のうちNiめっき皮膜の膜厚は2μm以上8μm以下である請求項1に記載の希土類系永久磁石。
- 前記SnCu合金めっき皮膜の上にさらに化成処理皮膜を有することを特徴とする、請求項1に記載の希土類系永久磁石。
- 前記希土類系永久磁石の形状がリング形状であることを特徴とする、請求項1に記載の希土類系永久磁石。
- 請求項1に記載の希土類系永久磁石にシリコーン系接着剤を介して他部材を接合した接合構造体。
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