JP4276553B2 - Rare earth magnet and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、希土類磁石及びその製造方法、特に、表面に保護層を有する希土類磁石及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a rare earth magnet and a method for producing the same, and more particularly to a rare earth magnet having a protective layer on the surface and a method for producing the same.

従来、高性能を有する永久磁石として希土類磁石が知られている。これらは、従来の空調機、冷蔵庫のような家庭用電化製品のみならず、産業機械、ロボット、燃料電池車、ハイブリッドカー等の駆動用モータへの応用が検討されており、これらの小型化、省エネルギー化を実現し得るものとして期待されている。このような希土類磁石のなかでも、R−Fe−B(Rは希土類元素)系の磁石は、特に高い磁気特性を有することから注目を集めている。かかるR−Fe−B系の希土類磁石としては、例えば、下記特許文献1や下記特許文献2に記載されたものが公知である。   Conventionally, rare earth magnets are known as high performance permanent magnets. These are not only used for household appliances such as conventional air conditioners and refrigerators, but are also being applied to drive motors for industrial machines, robots, fuel cell vehicles, hybrid cars, etc. It is expected that energy saving can be realized. Among such rare earth magnets, R—Fe—B (R is a rare earth element) type magnet has attracted attention because it has particularly high magnetic properties. As such R—Fe—B rare earth magnets, for example, those described in Patent Document 1 and Patent Document 2 below are known.

これらのR−Fe−B系の希土類磁石は、25MGOeを超えるような高いエネルギー積を示す高性能磁石である。しかしながら、磁石の主成分として希土類元素及び鉄を含有していることから極めて酸化されやすく、また、温度に対する耐性が低いという性質を有していた。このため、これらの磁石は耐食性が低い傾向にあり、長期使用による経時的な磁気特性の低下を避けることが困難であった。   These R—Fe—B rare earth magnets are high-performance magnets exhibiting a high energy product exceeding 25 MGOe. However, since it contains rare earth elements and iron as the main components of the magnet, it is very easily oxidized and has low temperature resistance. For this reason, these magnets tend to have low corrosion resistance, and it has been difficult to avoid deterioration of magnetic characteristics over time due to long-term use.

近年では、このようなR−Fe−B系の希土類磁石の耐食性を向上させることを目的として、磁石素体の表面に保護層を形成することが試みられている。例えば、下記特許文献3には、磁石素体の表面にめっきにより耐酸化性金属被膜を形成し、これにより磁石の耐酸化性を向上させた希土類磁石が記載されている。   In recent years, attempts have been made to form a protective layer on the surface of a magnet body for the purpose of improving the corrosion resistance of such R—Fe—B rare earth magnets. For example, Patent Document 3 listed below describes a rare earth magnet in which an oxidation-resistant metal film is formed on the surface of a magnet body by plating, thereby improving the oxidation resistance of the magnet.

また、下記特許文献4には、磁石素体の表面に樹脂被膜を形成させ、これにより磁石の耐酸化性を向上させた希土類磁石が記載されている。さらに、下記特許文献5には、磁石素体の表面にゾル−ゲル法により金属酸化物からなる緻密な被膜を形成させ、これにより磁石の耐食性や耐アルカリ性を向上させた希土類磁石が記載されている。
特開昭59−46008号公報 特開昭60−9852号公報 特開昭60−54406号公報 特開昭60−63901号公報 特開2001−76914号公報
Patent Document 4 listed below describes a rare earth magnet in which a resin film is formed on the surface of a magnet body, thereby improving the oxidation resistance of the magnet. Furthermore, the following Patent Document 5 describes a rare earth magnet in which a dense coating made of a metal oxide is formed on the surface of a magnet body by a sol-gel method, thereby improving the corrosion resistance and alkali resistance of the magnet. Yes.
JP 59-46008 A JP-A-60-9852 JP-A-60-54406 JP-A-60-63901 JP 2001-76914 A

上記従来技術による希土類磁石は、磁石素体の表面に各種の保護層を有しているため、磁石素体を単独で用いた場合に比べて高い耐食性を有するものとなる。しかし、これらの希土類磁石は、保護層そのものの特性が不十分であることに起因して耐食性が十分でなく、例えば高温条件等の厳しい条件が課される用途に対しては、未だ実用性に乏しいものであった。   Since the rare earth magnet according to the above prior art has various protective layers on the surface of the magnet body, it has higher corrosion resistance than when the magnet body is used alone. However, these rare earth magnets have insufficient corrosion resistance due to insufficient properties of the protective layer itself, and are still practical for applications where severe conditions such as high temperature conditions are imposed. It was scarce.

例えば、上記特許文献3に記載された、めっきにより形成された金属被膜は、ピンホールを有した状態となりやすい傾向にあった。このように保護層にわずかでもピンホール等が存在すると、例えば塩水噴霧試験により磁石素体に腐食が生じる等、磁石全体の耐食性が顕著に低下する。   For example, the metal film formed by plating described in Patent Document 3 tends to have a pinhole. Thus, if even a slight pinhole or the like is present in the protective layer, the corrosion resistance of the entire magnet is remarkably reduced, for example, the magnet body is corroded by a salt spray test.

また、上記特許文献4に記載の希土類磁石における保護層は、樹脂によって構成されたものであることから耐透湿性が完全でなく、このため外部の水分がわずかに保護層を透過する場合があった。このように外部の水分が保護層を透過すると、この水分が磁石素体と接触して接触部位を腐食させたり、また保護層と磁石素体の間に水分が侵入して保護層の剥離を促進したりする等の不都合を誘起するおそれがある。さらに、このように樹脂により構成される保護層は耐熱性が不十分である場合が多く、このため、かかる保護層を備える磁石を高温条件で使用することは困難であった。   In addition, since the protective layer in the rare earth magnet described in Patent Document 4 is made of resin, the moisture permeability resistance is not perfect, and therefore, external moisture may slightly permeate the protective layer. It was. When external moisture permeates the protective layer in this way, this moisture contacts the magnet body and corrodes the contact area, or moisture enters between the protective layer and the magnet body to peel off the protective layer. There is a risk of inducing inconvenience such as promotion. Furthermore, the protective layer composed of the resin in this way often has insufficient heat resistance, and therefore it has been difficult to use a magnet having such a protective layer under high temperature conditions.

またさらに、上記特許文献5に記載の希土類磁石においては、保護層の形成時において膜形成用のゾル液を加熱し、これにより溶媒蒸発、重合又は熱分解反応を生じさせているが、これらの工程では、塗布されたゾル液が大きな体積収縮を生じる傾向にある。こうなると、この体積収縮によって保護層は応力を有するようになり、これにより保護層にクラックが生じやすくなる。この傾向は、特に、厚い保護層を形成させようとした場合や、磁石表面に凹凸がある場合等に大きいものとなる。このように保護層にクラックが生じると、上述したピンホールの場合と同様、希土類磁石の耐食性が極端に低いものとなる。   Furthermore, in the rare earth magnet described in Patent Document 5, the sol solution for film formation is heated at the time of forming the protective layer, thereby causing solvent evaporation, polymerization or thermal decomposition reaction. In the process, the applied sol liquid tends to cause large volume shrinkage. In this case, the protective layer has a stress due to the volume shrinkage, and cracks are likely to be generated in the protective layer. This tendency is particularly great when a thick protective layer is to be formed or when the magnet surface has irregularities. Thus, when a crack arises in a protective layer, the corrosion resistance of a rare earth magnet will become extremely low like the case of the pinhole mentioned above.

本発明はこれらの従来技術が有する事情にかんがみてなされたものであり、優れた特性を有する保護層を表面に備えており、これにより高い耐食性を発揮し得る希土類磁石及びその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the circumstances of these prior arts, and provides a rare earth magnet capable of exhibiting high corrosion resistance by providing a protective layer having excellent characteristics on the surface, and a method for producing the same. For the purpose.

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を行ったところ、有機材料と無機材料とを組み合わせて用いた、いわゆる有機無機ハイブリッド材料を磁石用の保護層に適用した場合に、両者の特性を同時に具備する保護層を形成可能であり、このような保護層は、上記従来技術のように有機材料又は無機材料を単独で用いて形成させた保護層に比して優れた特性を有していることを見出した。   The inventors of the present invention have made extensive studies to achieve the above object, and when a so-called organic-inorganic hybrid material using a combination of an organic material and an inorganic material is applied to a protective layer for a magnet, It is possible to form a protective layer having the above characteristics at the same time, and such a protective layer has superior characteristics as compared to a protective layer formed by using an organic material or an inorganic material alone as in the above-described conventional technology. I found that I have.

また、このような保護層について更に詳細な検討を行ったところ、通常知られている有機無機ハイブリッド材料のように、単に有機材料と無機材料とを混合させるだけでは、形成された保護層において有機成分と無機成分との相分離を生じる場合があることを確認した。また、このために、かかる混合物からなる保護層においては、保護層全体にわたって均一な特性が発揮され得ないことが判明した。   Further, when a further detailed study was made on such a protective layer, it was found that the organic layer and the inorganic material were simply mixed with each other as in the conventionally known organic-inorganic hybrid material. It was confirmed that phase separation between components and inorganic components may occur. For this reason, it has been found that a protective layer made of such a mixture cannot exhibit uniform characteristics over the entire protective layer.

本発明者らはこれらの知見に基づき、有機成分と無機成分とを組み合わせた有機無機ハイブリッド材料として、両成分の間に所定の相互作用を有する化合物を含む材料を保護層に適用することにより、極めて優れた耐食性を有する希土類磁石が得られることを見出し、本発明を完成させた。   Based on these findings, the present inventors applied a material containing a compound having a predetermined interaction between both components as an organic-inorganic hybrid material combining an organic component and an inorganic component to the protective layer. The present inventors have found that a rare earth magnet having extremely excellent corrosion resistance can be obtained.

すなわち、本発明の希土類磁石は、希土類元素を含有する焼結体からなる磁石素体と、芳香環を有する有機高分子化合物及び芳香環を有する無機高分子化合物を含有しており、磁石素体の表面上に形成された保護層とを備えることを特徴とする。
That is, the rare earth magnet of the present invention includes a magnet body made of a sintered body containing a rare earth element, an organic polymer compound having an aromatic ring, and an inorganic polymer compound having an aromatic ring. And a protective layer formed on the surface.

保護層が含有している有機高分子化合物及び無機高分子化合物は、どちらも分子中に芳香環を有している。このため、これらの高分子化合物を混合すると、有機高分子化合物と無機高分子化合物との間に、それぞれの芳香環におけるπ電子同士の相互作用(π−π相互作用)が生じるようになる。こうなると、このπ−π相互作用によって、保護層中の有機高分子化合物と無機高分子化合物とが弱く結合した状態となる。その結果、保護層中において、これらの化合物の相分離が極めて生じ難くなり、有機高分子化合物及び無機高分子化合物が均一に分散された状態となる。このような保護層は、緻密な構造を有しており、しかも膜全体にわたって均一な特性を発揮し得るものとなる。   Both the organic polymer compound and the inorganic polymer compound contained in the protective layer have an aromatic ring in the molecule. Therefore, when these polymer compounds are mixed, an interaction between π electrons in each aromatic ring (π-π interaction) occurs between the organic polymer compound and the inorganic polymer compound. In this case, the organic polymer compound and the inorganic polymer compound in the protective layer are weakly bonded by the π-π interaction. As a result, phase separation of these compounds hardly occurs in the protective layer, and the organic polymer compound and the inorganic polymer compound are uniformly dispersed. Such a protective layer has a dense structure and can exhibit uniform characteristics over the entire film.

また、保護層は、上述の如く、有機高分子化合物及び無機高分子化合物を併せて含有していることから、以下に示すような特性を有している。例えば、保護層の形成時に溶媒蒸発や重合等を実施することにより層の体積を収縮させるような応力が発生したとしても、保護層には柔軟な有機高分子化合物が含有されているため、このような応力は十分に緩和される。こうして形成された保護層は、ピンホールやクラックの発生が極めて少ないものとなる。   Moreover, since the protective layer contains the organic polymer compound and the inorganic polymer compound together as described above, it has the following characteristics. For example, even if a stress that causes the volume of the layer to shrink by performing solvent evaporation or polymerization at the time of forming the protective layer is generated, the protective layer contains a flexible organic polymer compound. Such stress is sufficiently relaxed. The protective layer formed in this way has very few pinholes and cracks.

さらに、保護層中には無機高分子化合物が含まれているため、この保護層は、有機高分子化合物のみで形成された保護層に比して耐熱性及び耐湿性が格段に優れるものとなる。したがって、このような保護層は、高温条件での使用にも耐え得る特性を有しており、また、水分を透過することが極めて少ない。   Furthermore, since the protective layer contains an inorganic polymer compound, the protective layer has significantly higher heat resistance and moisture resistance than a protective layer formed only of an organic polymer compound. . Therefore, such a protective layer has characteristics that can withstand use under high-temperature conditions, and very little moisture permeates.

このように、上述の構成を有する保護層は、有機材料及び無機材料のいずれかを単独で用いて形成された従来の保護層に比して優れた耐食性を有している。また、このような効果に加え、上記保護層は希土類磁石に対して密着性が高いという特性を有している。この原因については、必ずしも明らかではないものの、次のような理由に基づくと考えられる。すなわち、磁石素体に含まれる希土類元素は、酸素との反応性が高いという特性を有している。また、上記保護層の構成成分である無機高分子化合物は、その分子中に酸素原子を有していることが多い。したがって、このような無機高分子化合物を含む保護層を、希土類磁石を含む磁石素体の保護層として適用した場合、酸素を介して希土類元素と保護層とが化学的に結合され、これにより両者の密着性が向上する。但し、作用はこれらに限定されない。   Thus, the protective layer having the above-described configuration has excellent corrosion resistance as compared with a conventional protective layer formed by using either an organic material or an inorganic material alone. In addition to such effects, the protective layer has a property of high adhesion to the rare earth magnet. Although this cause is not necessarily clear, it is considered to be based on the following reasons. That is, the rare earth element contained in the magnet body has a characteristic of high reactivity with oxygen. Moreover, the inorganic polymer compound which is a constituent component of the protective layer often has an oxygen atom in the molecule. Therefore, when such a protective layer containing an inorganic polymer compound is applied as a protective layer of a magnet body containing a rare earth magnet, the rare earth element and the protective layer are chemically bonded via oxygen, thereby Improved adhesion. However, the action is not limited to these.

希土類磁石の保護層に含まれる有機高分子化合物が有している芳香環としては、ベンゼン環が好ましい。芳香環がベンゼン環であると、無機高分子化合物の芳香環とのπ−π相互作用が生じやすくなるとともに、有機高分子化合物の剛性も大きくなり、強度の強い保護層が得られるようになる。   The aromatic ring contained in the organic polymer compound contained in the protective layer of the rare earth magnet is preferably a benzene ring. When the aromatic ring is a benzene ring, π-π interaction with the aromatic ring of the inorganic polymer compound is likely to occur, and the rigidity of the organic polymer compound is increased, so that a strong protective layer can be obtained. .

より具体的には、このような有機高分子化合物としては、スチレン単位を有する重合体が例示できる。これらは他の芳香環とのπ−π相互作用を特に生じやすいという特性を有しており、これにより保護層における無機高分子化合物との相分離が一層低減される。   More specifically, examples of such an organic polymer compound include a polymer having a styrene unit. These have the characteristic that π-π interaction with other aromatic rings is particularly likely to occur, whereby the phase separation from the inorganic polymer compound in the protective layer is further reduced.

また、保護層に含有させる無機高分子化合物としては、金属原子と酸素原子とが交互に結合してなる主鎖を有する化合物が好ましい。このような構成を有する無機高分子化合物は安定であるという特性を有している。このため、この無機高分子化合物を含有する保護層の耐食性も向上する。   The inorganic polymer compound contained in the protective layer is preferably a compound having a main chain formed by alternately bonding metal atoms and oxygen atoms. An inorganic polymer compound having such a configuration has a characteristic of being stable. For this reason, the corrosion resistance of the protective layer containing this inorganic polymer compound is also improved.

より具体的には、無機高分子化合物の主鎖を構成する金属原子としてはSiが好ましい。Siを主鎖に含む無機高分子化合物はより安定であり、保護層の耐食性を更に向上させ得る。   More specifically, Si is preferable as the metal atom constituting the main chain of the inorganic polymer compound. An inorganic polymer compound containing Si in the main chain is more stable and can further improve the corrosion resistance of the protective layer.

上記Siを主鎖に有する無機高分子化合物としては、下記式(1)で表される化合物及び/又はその加水分解生成物からなる構造単位を少なくとも有しているものが好ましい。こうして得られた無機高分子化合物は、有機高分子化合物とのπ−π相互作用を極めて生じやすいことから、得られる保護層の耐食性が更に向上する。
[化1]
Si(OR4−(n+m)…(1)
[式中、Rは芳香環を有する有機基、Rはアルキル基、Rは炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜4のアシル基を示し、nは1又は2、mは0又は1である。ただし、n+mは2以下である。なお、R又はRを複数有している場合、それぞれは同一でも異なっていてもよい。]
The inorganic polymer compound having Si in the main chain preferably has at least a structural unit composed of a compound represented by the following formula (1) and / or a hydrolysis product thereof. Since the inorganic polymer compound thus obtained is very likely to cause π-π interaction with the organic polymer compound, the corrosion resistance of the protective layer obtained is further improved.
[Chemical 1]
R 1 n R 2 m Si (OR 3 ) 4- (n + m) (1)
[Wherein, R 1 is an organic group having an aromatic ring, R 2 is an alkyl group, R 3 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an acyl group having 1 to 4 carbon atoms, n is 1 or 2, m Is 0 or 1. However, n + m is 2 or less. In addition, when it has two or more R < 1 > or R < 3 >, each may be the same or different. ]

上記式(1)で表される化合物としては、Rで表される基として置換基を有していてもよいフェニル基を含有しているものが好ましい。このような構造を有する化合物は、有機高分子化合物とのπ−π相互作用が更に生じやすく、これにより保護層における相分離が更に生じ難くなる。 As the compound represented by the above formula (1), those containing a phenyl group which may have a substituent as the group represented by R 1 are preferable. A compound having such a structure is more likely to cause a π-π interaction with the organic polymer compound, thereby further preventing phase separation in the protective layer.

本発明による希土類磁石の製造方法は、上記本発明の希土類磁石を簡易に製造するための方法であり、芳香環を有する有機高分子化合物と、芳香環を有しており重合可能な官能基が金属原子に結合してなる無機モノマー及び/又はこの無機モノマーの重合体を含む無機高分子前駆体との混合を経て塗布液を調製する塗布液調製工程、得られた塗布液を希土類元素を含有する焼結体からなる磁石素体の表面上に塗布する塗布工程、及び、塗布液から、芳香環を有する有機高分子化合物、及び、芳香環を有する無機高分子化合物を含有する保護層を形成する保護層形成工程を有することを特徴とする。ここで、保護層形成工程には、磁石素体への塗布と同時に保護層が形成される場合も含まれるものとする。
The method for producing a rare earth magnet according to the present invention is a method for simply producing the rare earth magnet of the present invention, wherein an organic polymer compound having an aromatic ring and a polymerizable functional group having an aromatic ring are provided. A coating liquid preparation step for preparing a coating liquid by mixing with an inorganic monomer formed by bonding to a metal atom and / or an inorganic polymer precursor containing a polymer of this inorganic monomer, and the resulting coating liquid contains a rare earth element A protective layer containing an organic polymer compound having an aromatic ring and an inorganic polymer compound having an aromatic ring is formed from the coating step of coating on the surface of the magnet body made of a sintered body and the coating liquid. And a protective layer forming step. Here, the protective layer forming step includes a case where the protective layer is formed simultaneously with the application to the magnet body.

上記希土類磁石の製造方法においては、保護層となる塗布液を磁石素体に塗布する、いわゆる湿式法により保護層が形成される。このような方法によれば、複雑な装置等を用いることなく、温和な条件で均一な厚さを有する保護層を形成することが可能となる。   In the rare earth magnet manufacturing method, the protective layer is formed by a so-called wet method in which a coating solution to be a protective layer is applied to the magnet body. According to such a method, it is possible to form a protective layer having a uniform thickness under mild conditions without using a complicated apparatus or the like.

上記希土類磁石の製造方法においては、塗布液調製工程、塗布工程及び保護層形成工程のうちの少なくとも一つの工程において、上記無機高分子前駆体の重合を生じさせることが好ましい。こうすることで、無機高分子前駆体の重合反応が生じるとともに、重合体と磁石素体との相互作用が生じ、保護層と磁石素体との密着性が更に向上する傾向にある。   In the method for producing a rare earth magnet, it is preferable to cause polymerization of the inorganic polymer precursor in at least one of a coating liquid preparation step, a coating step, and a protective layer formation step. By doing so, the polymerization reaction of the inorganic polymer precursor occurs, the interaction between the polymer and the magnet body occurs, and the adhesion between the protective layer and the magnet body tends to be further improved.

上記製造方法において用いる有機高分子化合物としては、上記芳香環がベンゼン環であるものが好ましい。有機高分子化合物がベンゼン環を有していると、無機高分子化合物中の芳香環とのπ−π相互作用がより生じやすくなり、これにより保護層の耐食性がさらに向上する。   The organic polymer compound used in the production method is preferably a compound in which the aromatic ring is a benzene ring. When the organic polymer compound has a benzene ring, π-π interaction with the aromatic ring in the inorganic polymer compound is more likely to occur, thereby further improving the corrosion resistance of the protective layer.

より具体的には、有機高分子化合物としては、スチレン単位を有する重合体を用いることが好ましい。これらの有機高分子化合物の有している芳香環は、他の芳香環とのπ−π相互作用を極めて生じ易いという特性を有している。   More specifically, a polymer having a styrene unit is preferably used as the organic polymer compound. The aromatic rings possessed by these organic polymer compounds have a characteristic that they are very likely to cause π-π interaction with other aromatic rings.

また、無機高分子前駆体としては、上記金属原子がSiであるものを用いることが好ましい。このような無機高分子前駆体は、塗布液を安定化できる傾向にあり、これにより保護層の形成が容易となる。また、上述した無機高分子前駆体の重合反応を生じさせる場合には、上述の如く塗布液を安定化できるため、かかる重合反応の制御が容易となる傾向にある。   Further, as the inorganic polymer precursor, it is preferable to use a precursor in which the metal atom is Si. Such an inorganic polymer precursor tends to be able to stabilize the coating solution, which facilitates the formation of a protective layer. In addition, when the above-described polymerization reaction of the inorganic polymer precursor is caused, the coating liquid can be stabilized as described above, and thus the polymerization reaction tends to be easily controlled.

より具体的には、上記無機高分子前駆体として、下記式(1)で表される無機モノマー及び/又はその加水分解生成物を含有していることが好ましい。このような化合物から形成された無機高分子化合物は安定であるため、得られる保護層の耐食性が更に良好となる。
[化2]
Si(OR4−(n+m)…(1)
[式中、Rは芳香環を有する有機基、Rはアルキル基、Rは炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜4のアシル基を示し、nは1又は2、mは0又は1である。ただし、n+mは2以下である。なお、R又はRを複数有している場合、それぞれは同一でも異なっていてもよい。]
More specifically, the inorganic polymer precursor preferably contains an inorganic monomer represented by the following formula (1) and / or a hydrolysis product thereof. Since the inorganic polymer compound formed from such a compound is stable, the corrosion resistance of the protective layer obtained is further improved.
[Chemical 2]
R 1 n R 2 m Si (OR 3 ) 4- (n + m) (1)
[Wherein, R 1 is an organic group having an aromatic ring, R 2 is an alkyl group, R 3 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an acyl group having 1 to 4 carbon atoms, n is 1 or 2, m Is 0 or 1. However, n + m is 2 or less. In addition, when it has two or more R < 1 > or R < 3 >, each may be the same or different. ]

また、上記式(1)で表される化合物におけるRで表される基としては、置換基を有していてもよいフェニル基を含有していると特に好ましい。この場合、フェニル基と有機高分子化合物における芳香環とのπ−π相互作用が極めて生じやすく、これにより保護層の耐食性が一層向上するようになる。 In addition, the group represented by R 1 in the compound represented by the above formula (1) particularly preferably contains a phenyl group which may have a substituent. In this case, a π-π interaction between the phenyl group and the aromatic ring in the organic polymer compound is extremely likely to occur, thereby further improving the corrosion resistance of the protective layer.

本発明によれば、有機高分子及び無機高分子化合物の両方の特性を併せて具備しており、しかも、両高分子化合物の相分離を生じることが少ない保護層を表面に備える希土類磁石を提供することが可能となる。この希土類磁石における保護層は、優れた耐食性を有しているため、これを備える希土類磁石も耐食性に優れるものとなる。その結果、この希土類磁石は、磁気特性の経時劣化の度合いが極めて小さいものとなる。このため、本発明の希土類磁石は、例えば燃料電池車やハイブリッドカーの駆動モータのような、高い温度条件において使用される用途に用いる永久磁石として好適である。   According to the present invention, there is provided a rare earth magnet having a protective layer on the surface that has both the characteristics of both an organic polymer and an inorganic polymer compound, and that hardly causes phase separation of both polymer compounds. It becomes possible to do. Since the protective layer in the rare earth magnet has excellent corrosion resistance, the rare earth magnet including the protective layer also has excellent corrosion resistance. As a result, this rare earth magnet has a very small degree of deterioration over time in the magnetic characteristics. For this reason, the rare earth magnet of this invention is suitable as a permanent magnet used for the use used in high temperature conditions like the drive motor of a fuel cell vehicle or a hybrid car, for example.

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings.

まず、図1及び図2を参照して本発明の希土類磁石の一実施形態について説明する。図1は、好適な実施形態の希土類磁石を示す斜視図である。また、図2は、図1に示される希土類磁石のII−II線に沿った断面図である。図1及び図2に示される希土類磁石1は、磁石素体2の表面上に保護層4が形成された構成を有している。以下、かかる保護層4及び磁石素体2を構成する成分についてそれぞれ説明する。   First, an embodiment of the rare earth magnet of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view showing a rare earth magnet according to a preferred embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of the rare earth magnet shown in FIG. A rare earth magnet 1 shown in FIGS. 1 and 2 has a configuration in which a protective layer 4 is formed on the surface of a magnet body 2. Hereinafter, the components constituting the protective layer 4 and the magnet body 2 will be described.

まず、保護層4の構成成分について説明する。保護層4は、芳香環を有する有機高分子化合物及び芳香環を有する無機高分子化合物を含有してなるものである。これらの間には、芳香環同士のπ−π相互作用が生じており、これにより両化合物は弱く結合された状態となっている。まず、前者の芳香環を有する有機高分子化合物について説明する。   First, the components of the protective layer 4 will be described. The protective layer 4 contains an organic polymer compound having an aromatic ring and an inorganic polymer compound having an aromatic ring. Between these, the π-π interaction between the aromatic rings occurs, whereby both compounds are weakly bonded. First, the former organic polymer compound having an aromatic ring will be described.

芳香環を有する有機高分子化合物としては、分子中に芳香環を有している高分子化合物であれば特に制限なく適用できる。この有機高分子化合物は、主鎖又は側鎖のいずれに芳香環を有するものであってもよい。ここで、芳香環とは、芳香族に属する環の総称であり、例えば、ベンゼン環、縮合ベンゼン環、非ベンゼン系芳香環、複素芳香環等のような、π電子が非局在化している熱力学的に安定な環状構造をいうものとする。なお、このような芳香環の定義は、後述する無機高分子化合物においても適用される。   The organic polymer compound having an aromatic ring is not particularly limited as long as it is a polymer compound having an aromatic ring in the molecule. This organic polymer compound may have an aromatic ring in either the main chain or the side chain. Here, the aromatic ring is a general term for rings belonging to the aromatic group, and for example, π electrons such as a benzene ring, a condensed benzene ring, a non-benzene aromatic ring, and a heteroaromatic ring are delocalized. It shall be a thermodynamically stable ring structure. In addition, such a definition of an aromatic ring is applied also to the inorganic polymer compound mentioned later.

この有機高分子化合物は、無機高分子化合物とのπ−π相互作用を良好に生じさせるため、高分子を構成している各繰り返し構造単位がそれぞれ芳香環を有していると好ましい。また、有機高分子化合物が有している芳香環としては、他の芳香環とのπ−π相互作用を強く生じる傾向にあるベンゼン環が好ましい。   This organic polymer compound preferably produces a π-π interaction with an inorganic polymer compound, so that each repeating structural unit constituting the polymer preferably has an aromatic ring. Moreover, as an aromatic ring which the organic high molecular compound has, the benzene ring which exists in the tendency which produces the pi-pi interaction strongly with another aromatic ring is preferable.

このような有機高分子化合物としては、熱可塑性の有機高分子化合物及び熱硬化性の有機高分子化合物の両方を適用できる。熱可塑性の有機高分子化合物としては、ポリスチレン、ポリエステル、ポリフェニレンエーテル、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリフタルアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド等や、これらの重合体を形成するモノマー単位を複数種類有する共重合体が挙げられる。   As such an organic polymer compound, both a thermoplastic organic polymer compound and a thermosetting organic polymer compound can be applied. Examples of thermoplastic organic polymer compounds include polystyrene, polyester, polyphenylene ether, polysulfone, polyether sulfone, polyphthalamide, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyimide, polyamideimide, polyetherimide, and polymers thereof. Examples thereof include a copolymer having a plurality of types of monomer units to be formed.

また、熱硬化性の有機高分子化合物としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、尿素樹脂等が挙げられる。これらの熱可塑性又は熱硬化性の有機高分子化合物は、いずれも繰り返し構造単位中に一つ以上の芳香環を有している。   Examples of the thermosetting organic polymer compound include phenol resin, epoxy resin, acrylic resin, melamine resin, alkyd resin, urea resin, and the like. Any of these thermoplastic or thermosetting organic polymer compounds has one or more aromatic rings in the repeating structural unit.

特に、有機高分子化合物としては、前者の熱可塑性の有機高分子化合物が好ましい。有機高分子化合物が熱可塑性を有するものであると、これを含む保護層の可撓性が向上する傾向にあり、これにより保護層における亀裂やピンホール等の発生が少なくなる。   In particular, the organic polymer compound is preferably the former thermoplastic organic polymer compound. If the organic polymer compound has thermoplasticity, the flexibility of the protective layer including the organic polymer compound tends to be improved, thereby reducing the occurrence of cracks and pinholes in the protective layer.

この熱可塑性の有機高分子化合物のなかでも、スチレン単位を有する重合体又はポリフェニレンエーテルが好ましい。スチレン単位を有する重合体としては、ポリスチレンや、スチレン系化合物とその他の重合可能なモノマーとを共重合させて得られた共重合体が挙げられる。これらは、上述した効果に優れるほか、無機高分子化合物における芳香環とのπ−π相互作用を比較的強く生じる傾向にある。   Among these thermoplastic organic polymer compounds, a polymer having a styrene unit or polyphenylene ether is preferable. Examples of the polymer having a styrene unit include polystyrene and a copolymer obtained by copolymerizing a styrene compound and another polymerizable monomer. In addition to being excellent in the above-described effects, these tend to produce a relatively strong π-π interaction with the aromatic ring in the inorganic polymer compound.

一方、無機高分子化合物は、炭素原子以外の元素により構成される主鎖(骨格)を有しており、また、分子内に芳香環を有する化合物である。無機高分子化合物は、このような主鎖を有している限り、芳香環以外の有機基を更に有していてもよい。この無機高分子化合物の主鎖は、金属原子を含有しており、好適な場合には、金属原子と酸素原子とが交互に結合してなる構造を有している。   On the other hand, an inorganic polymer compound is a compound having a main chain (skeleton) composed of elements other than carbon atoms and having an aromatic ring in the molecule. The inorganic polymer compound may further have an organic group other than the aromatic ring as long as it has such a main chain. The main chain of the inorganic polymer compound contains a metal atom, and in a preferred case, has a structure in which metal atoms and oxygen atoms are alternately bonded.

かかる構成を有する無機高分子化合物は、主鎖又は側鎖のいずれに芳香環を有するものであってもよい。また、芳香環としては上述した定義に該当するものであれば特に制限はないが、ベンゼン環が特に好ましい。有機高分子化合物及び無機高分子化合物の両方が芳香環としてベンゼン環を有している場合、両者の間のπ−π相互作用が一層強いものとなる。   The inorganic polymer compound having such a configuration may have an aromatic ring in either the main chain or the side chain. The aromatic ring is not particularly limited as long as it falls under the above definition, but a benzene ring is particularly preferable. When both the organic polymer compound and the inorganic polymer compound have a benzene ring as an aromatic ring, the π-π interaction between the two becomes stronger.

無機高分子化合物の主鎖が有している金属原子としては、Si、Al、Ti、Zr、Ta、Mo、Nb及びBからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が好ましく、なかでもSiが好ましい。より具体的には、無機高分子化合物としては、−Si−O−で表される結合により主鎖が形成されたポリシロキサンが好ましい。このようなポリシロキサンは、その前駆体が比較的安定であり、しかも比較的容易に合成することが可能であるため、種々の構造を有する重合体を形成できるという利点を有している。なお、本明細書中において、金属原子にはSi及びBも含まれるものとする。   As the metal atom of the main chain of the inorganic polymer compound, at least one element selected from the group consisting of Si, Al, Ti, Zr, Ta, Mo, Nb and B is preferable, and Si is particularly preferable. . More specifically, the inorganic polymer compound is preferably a polysiloxane having a main chain formed by a bond represented by -Si-O-. Such a polysiloxane has an advantage that polymers having various structures can be formed because the precursor is relatively stable and can be synthesized relatively easily. In the present specification, the metal atom includes Si and B.

上記ポリシロキサンとしては、下記式(1)で表される化合物及び/又はその加水分解生成物からなる構造単位を少なくとも有している化合物が挙げられる。下記式(1)中、Rは芳香環を有する有機基、Rはアルキル基、Rは炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜4のアシル基を示し、nは1又は2、mは0又は1である。ただし、n+mは2以下である。なお、R又はRを複数有している場合、それぞれは同一でも異なっていてもよい。
[化3]
Si(OR4−(n+m)…(1)
Examples of the polysiloxane include a compound having at least a structural unit composed of a compound represented by the following formula (1) and / or a hydrolysis product thereof. In the following formula (1), R 1 is an organic group having an aromatic ring, R 2 is an alkyl group, R 3 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an acyl group having 1 to 4 carbon atoms, and n is 1 or 2, m is 0 or 1; However, n + m is 2 or less. In addition, when it has two or more R < 1 > or R < 3 >, each may be the same or different.
[Chemical 3]
R 1 n R 2 m Si (OR 3 ) 4- (n + m) (1)

上記式(1)で表される化合物及び/又はその加水分解生成物からなる構造単位を少なくとも有している無機高分子化合物としては、例えばこの化合物及び/又は加水分解生成物を単独で縮合させた縮合体や、これらを含む共縮合体が挙げられる。   Examples of the inorganic polymer compound having at least a structural unit comprising the compound represented by the above formula (1) and / or a hydrolysis product thereof include, for example, condensing the compound and / or the hydrolysis product alone. And condensates containing these.

後者の共縮合体としては、例えば、上記式(1)で表される化合物と下記式(2)で表される化合物との共縮合体が挙げられる。なお、下記式中、Rはアルキル基、好ましくは炭素数1〜5のアルキル基であり、Rは炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜4のアシル基、xは1又は2である。
[化4]
Si(OR4−x…(2)
Examples of the latter cocondensate include a cocondensate of a compound represented by the above formula (1) and a compound represented by the following formula (2). In the following formulae, R 4 is an alkyl group, preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, R 5 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an acyl group having 1 to 4 carbon atoms, and x is 1 or 2.
[Chemical 4]
R 4 x Si (OR 5 ) 4-x (2)

無機高分子化合物がこれらの化合物の共重合体からなるものである場合、当該高分子化合物において、芳香環を有する構造単位、すなわち上記式(1)で表される化合物からなる構造単位が、10mol%以上含有されていることが好ましい。芳香環を有する構造単位がこのような含有量であると、芳香環を有する有機高分子化合物とのπ−π相互作用がより有効に生じる傾向にある。   When the inorganic polymer compound is composed of a copolymer of these compounds, in the polymer compound, the structural unit having an aromatic ring, that is, the structural unit composed of the compound represented by the formula (1) is 10 mol. % Or more is preferable. When the structural unit having an aromatic ring has such a content, π-π interaction with an organic polymer compound having an aromatic ring tends to occur more effectively.

上述した化合物を縮合又は共縮合させることで、側鎖にRで表される基、すなわち芳香環を有する有機基を有しており、−Si−O−で表される結合を主鎖に有するポリシロキサンが生成する。こうして得られたポリシロキサンは、優れた応力緩和性を有している。このため、このポリシロキサンを含有する保護層4は、クラック等をさらに生じ難いものとなる。 The compounds described above that engaged condensation or co-condensation, the group represented by R 1 in the side chain, that is, has an organic group having an aromatic ring in the main chain a bond represented by -Si-O- The resulting polysiloxane is produced. The polysiloxane thus obtained has excellent stress relaxation properties. For this reason, the protective layer 4 containing this polysiloxane does not easily cause cracks or the like.

上記式(1)で表される化合物としては、Rで表される基として、フェニル基、ベンジル基、β−フェネチル基、p−トルイル基、メシチル基及びp−スチニル基からなる群より得らればれる少なくとも一種の基を有しているものが好ましい。なお、これらの官能基におけるベンゼン環は、更に他の置換基を有するものであってもよい。なかでも、Rとしてフェニル基を有する化合物が特に好ましい。このような化合物からなる構造単位を有する無機高分子化合物は安定性に優れるという特性を有しており、これにより保護層4の耐食性が一層向上する。 The compound represented by the above formula (1) is obtained from the group consisting of a phenyl group, a benzyl group, a β-phenethyl group, a p-toluyl group, a mesityl group, and a p-stynyl group as the group represented by R 1. It is preferable to have at least one kind of group. In addition, the benzene ring in these functional groups may further have another substituent. Among these, a compound having a phenyl group as R 1 is particularly preferable. The inorganic polymer compound having a structural unit made of such a compound has a characteristic of excellent stability, and thereby the corrosion resistance of the protective layer 4 is further improved.

保護層4においては、有機高分子化合物及び無機高分子化合物は、以下に示す配合比で含有されていることが好ましい。すなわち、有機高分子化合物の含有量は、無機高分子化合物100質量部に対して10〜100質量部であることが好ましい。有機高分子化合物の含有量が10質量部未満であると、得られる保護層の応力緩和性が小さくなり、保護層にクラックが生じやすくなる傾向にある。一方、有機高分子化合物の含有量が100質量部を超えると、保護層の耐熱性、耐湿性が低下する傾向にある。   In the protective layer 4, it is preferable that the organic polymer compound and the inorganic polymer compound are contained in the following compounding ratio. That is, the content of the organic polymer compound is preferably 10 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the inorganic polymer compound. When the content of the organic polymer compound is less than 10 parts by mass, the stress relaxation property of the obtained protective layer is reduced, and cracks tend to be generated in the protective layer. On the other hand, when the content of the organic polymer compound exceeds 100 parts by mass, the heat resistance and moisture resistance of the protective layer tend to decrease.

なお、保護層4は、上述した有機高分子化合物及び無機高分子化合物以外に、微量成分として、Al、Mg、Ca、Zn、Si、Mn等の金属微粉末、SiO、TiO、ZrO、Al等の金属酸化物微粉末、エポキシ樹脂等の樹脂成分、モンモリロナイト等の粘土鉱物等を含有していてもよい。 In addition to the organic polymer compound and the inorganic polymer compound described above, the protective layer 4 includes fine metal components such as Al, Mg, Ca, Zn, Si, and Mn, SiO 2 , TiO 2 , and ZrO 2 as trace components. Further, it may contain a metal oxide fine powder such as Al 2 O 3, a resin component such as an epoxy resin, a clay mineral such as montmorillonite, and the like.

次に、希土類磁石1における磁石素体2の構成材料について説明する。磁石素体2は、希土類元素を含有する永久磁石である。この場合、希土類元素とは、長周期型周期表第3周期の元素及びランタノイドに属する元素のことをいい、このような希土類元素には、例えば、イットリウム(Y)、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジウム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ユーロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビニウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)等が含まれる。   Next, the constituent material of the magnet body 2 in the rare earth magnet 1 will be described. The magnet body 2 is a permanent magnet containing a rare earth element. In this case, the rare earth element means an element belonging to the third period of the long-period periodic table and an element belonging to the lanthanoid, and examples of such rare earth elements include yttrium (Y), lanthanum (La), cerium ( Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium ( Tm), ytterbium (Yb), lutetium (Lu) and the like.

磁石素体2の構成材料としては、上記希土類元素と遷移元素とを組み合わせて含有させたものが例示できる。この場合、希土類元素としては、Nd、Dy、Pr及びTbからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が好ましく、これらの元素にLa、Sm、Ce、Gd、Er、Eu、Tm、Yb及びYからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を更に含有したものであるとより好適である。   Examples of the constituent material of the magnet body 2 include those containing the rare earth element and the transition element in combination. In this case, as the rare earth element, at least one element selected from the group consisting of Nd, Dy, Pr and Tb is preferable, and these elements include La, Sm, Ce, Gd, Er, Eu, Tm, Yb and Y. More preferably, it further contains at least one element selected from the group consisting of:

より具体的には、磁石素体2の構成材料としては、R−Fe−B(Rは希土類元素)系やR−Co系の構造を有するものが例示できる。前者の構造を有する材料においては、RとしてはNdが好ましく、また後者の構造を有する材料においては、RとしてはSmが好ましい。   More specifically, examples of the constituent material of the magnet body 2 include those having an R—Fe—B (R is a rare earth element) type or R—Co type structure. In the material having the former structure, R is preferably Nd, and in the material having the latter structure, R is preferably Sm.

なかでも、希土類磁石1における磁石素体2の構成材料としては、R−Fe−B系の構造を有する材料が好ましい。このような材料は実質的に正方晶系の結晶構造の主相を有しており、また、この主相の粒界部分に希土類元素の配合割合が高い希土類リッチ相、及びホウ素原子の配合割合が高いホウ素リッチ相を有している。これらの希土類リッチ相及びホウ素リッチ相は磁性を有していない非磁性相であり、このような非磁性相は通常、磁石構成材料中に0.5〜50体積%含有されている。また、主相の粒径は、通常1〜100μm程度である。   Especially, as a constituent material of the magnet body 2 in the rare earth magnet 1, a material having an R—Fe—B structure is preferable. Such a material has a main phase having a substantially tetragonal crystal structure, and a rare earth-rich phase having a high rare earth element content in the grain boundary portion of the main phase, and a boron atom content ratio. Has a high boron-rich phase. These rare earth-rich phase and boron-rich phase are nonmagnetic phases that do not have magnetism, and such a nonmagnetic phase is usually contained in an amount of 0.5 to 50% by volume in the magnet constituting material. Moreover, the particle size of the main phase is usually about 1 to 100 μm.

このような構成を有する磁石素体2の構成材料においては、希土類元素の含有量が8〜40原子%であると好ましい。希土類元素の含有量が8原子%未満である場合、主相の結晶構造がα鉄とほぼ同じ結晶構造となり、保持力(iHc)が小さくなる傾向にある。一方、40原子%を超えると希土類リッチ相が過度に形成されてしまい、残留磁束密度(Br)が小さくなる傾向にある。   In the constituent material of the magnet body 2 having such a configuration, the rare earth element content is preferably 8 to 40 atomic%. When the rare earth element content is less than 8 atomic%, the crystal structure of the main phase becomes almost the same as that of α-iron, and the coercive force (iHc) tends to decrease. On the other hand, if it exceeds 40 atomic%, a rare earth-rich phase is excessively formed, and the residual magnetic flux density (Br) tends to be small.

また、Feの含有量は42〜90原子%であると好ましい。Feの含有量が42原子%未満であるとBrが小さくなり、また、90原子%を超えるとiHcが小さくなる傾向にある。さらに、Bの含有量は2〜28原子%であると好ましい。Bの含有量が2原子%未満であると菱面体構造が形成されやすく、これによりiHcが小さくなる傾向にあり、また28原子%を超えると、ホウ素リッチ相が過度に形成されて、これによりBrが小さくなる傾向にある。   Further, the Fe content is preferably 42 to 90 atomic%. When the Fe content is less than 42 atomic%, Br decreases, and when it exceeds 90 atomic%, iHc tends to decrease. Furthermore, the content of B is preferably 2 to 28 atomic%. When the content of B is less than 2 atomic%, a rhombohedral structure is likely to be formed, and this tends to reduce iHc. When it exceeds 28 atomic%, a boron-rich phase is excessively formed. Br tends to be small.

上述した構成材料においては、R−Fe−BにおけるFeの一部が、Coで置換されていてもよい。このようにFeの一部をCoで置換すると、磁気特性を低下させることなく温度特性を向上させることができる。この場合、Coの置換量は、Feの含有量よりも大きくならない程度とすることが望ましい。Co含有量がFe含有量を超えると、磁石素体2の磁気特性が小さくなる傾向にある。   In the constituent materials described above, a part of Fe in R—Fe—B may be substituted with Co. Thus, if a part of Fe is replaced by Co, the temperature characteristics can be improved without deteriorating the magnetic characteristics. In this case, it is desirable that the amount of substitution of Co not be larger than the content of Fe. When the Co content exceeds the Fe content, the magnetic properties of the magnet body 2 tend to be reduced.

また上記構成材料におけるBの一部は、C、P、S又はCu等の元素により置換されていてもよい。このようにBの一部を置換することによって、磁石素体の製造が容易となるほか、製造コストの低減も図れるようになる。このとき、これらの元素の置換量は、磁気特性に実質的に影響しない量とすることが望ましく、構成原子総量に対して4原子%以下とすることが好ましい。   A part of B in the constituent material may be substituted with an element such as C, P, S or Cu. By replacing a part of B in this way, the magnet body can be easily manufactured and the manufacturing cost can be reduced. At this time, the substitution amount of these elements is desirably an amount that does not substantially affect the magnetic properties, and is preferably 4 atomic% or less with respect to the total amount of constituent atoms.

さらに、iHcの向上や製造コストの低減等を図る観点から、上記構成に加え、Al、Ti、V、Cr、Mn、Bi、Nb、Ta、Mo、W、Sb、Ge、Sn、Zr、Ni、Si、Ga、Cu、Hf等の元素を添加してもよい。これらの添加量も磁気特性に影響を及ぼさない範囲とすることが好ましく、構成原子総量に対して10原子%以下とすることが好ましい。また、その他、不可避的に混入する成分としては、O、N、C、Ca等が考えられ、これらは構成原子総量に対して3原子%程度以下の量で含有されていても構わない。   Further, from the viewpoint of improving iHc and reducing manufacturing costs, in addition to the above-described structure, Al, Ti, V, Cr, Mn, Bi, Nb, Ta, Mo, W, Sb, Ge, Sn, Zr, Ni , Si, Ga, Cu, Hf and other elements may be added. These addition amounts are also preferably in a range that does not affect the magnetic properties, and are preferably 10 atomic% or less with respect to the total amount of constituent atoms. In addition, O, N, C, Ca, etc. are conceivable as components inevitably mixed, and these may be contained in an amount of about 3 atomic% or less with respect to the total amount of constituent atoms.

このような構成を有する磁石素体2は、粉末冶金法によって製造することができる。この方法においては、まず鋳造法やストリップキャスト法等の公知の合金製造プロセスにより所望の組成を有する合金を作製する。次に、この合金をジョークラッシャー、ブラウンミル、スタンプミル等の粗粉砕機を用いて10〜100μmの粒径となるように粉砕した後、更にジェットミル、アトライター等の微粉砕機により0.5〜5μmの粒径となるようにする。こうして得られた粉末を、好ましくは600kA/m以上の磁場強度を有する磁場のなかで、0.5〜5t/cmの圧力で成形する。 The magnet body 2 having such a configuration can be manufactured by powder metallurgy. In this method, first, an alloy having a desired composition is produced by a known alloy production process such as a casting method or a strip casting method. Next, this alloy was pulverized to a particle size of 10 to 100 μm using a coarse pulverizer such as a jaw crusher, a brown mill, or a stamp mill, and then further pulverized by a fine pulverizer such as a jet mill or an attritor. The particle size is 5 to 5 μm. The powder thus obtained is preferably molded at a pressure of 0.5 to 5 t / cm 2 in a magnetic field having a magnetic field strength of 600 kA / m or more.

その後、得られた成形体を、好ましくは不活性ガス雰囲気又は真空下中、1000〜1200℃で0.5〜10時間焼結させた後に急冷する。さらに、この焼結体に、不活性ガス雰囲気又は真空中、500〜900℃で1〜5時間の熱処理を施した後、焼結体を所望の形状に加工して、磁石素体2を得る。   Thereafter, the obtained compact is preferably sintered in an inert gas atmosphere or under vacuum at 1000 to 1200 ° C. for 0.5 to 10 hours and then rapidly cooled. Further, the sintered body is subjected to heat treatment at 500 to 900 ° C. for 1 to 5 hours in an inert gas atmosphere or vacuum, and then the sintered body is processed into a desired shape to obtain the magnet body 2. .

本実施形態の希土類磁石1は上述した磁石素体2の表面上に、上述した保護層4を備えた構造を有している。この希土類磁石1においては、保護層4の厚さは、0.1〜100μmであると好ましく、5〜50μmであるとより好ましい。この厚さが0.1μm未満であると、磁石表面を十分に被覆することが極めて困難となる傾向にある。一方、厚さが100μmを超えると、保護層にクラックや剥離が生じやすくなり、保護層としての信頼性が低下する傾向にある。なお、この場合の保護層4の厚さとは、磁石素体2表面に形成されている保護層4の厚さの平均をいうものとする。   The rare earth magnet 1 of the present embodiment has a structure in which the protective layer 4 described above is provided on the surface of the magnet base body 2 described above. In the rare earth magnet 1, the thickness of the protective layer 4 is preferably 0.1 to 100 μm, and more preferably 5 to 50 μm. When this thickness is less than 0.1 μm, it tends to be extremely difficult to sufficiently cover the magnet surface. On the other hand, when the thickness exceeds 100 μm, the protective layer is likely to be cracked or peeled off, and the reliability as the protective layer tends to be lowered. In this case, the thickness of the protective layer 4 means the average thickness of the protective layer 4 formed on the surface of the magnet body 2.

また、希土類磁石1は、磁石素体2の表面上に、保護層4以外の層を1層以上備えるものであってもよい。例えば、保護層4の下地層として無機酸化物層や金属層を備えていてもよく、また、保護層4の表面上に、更に樹脂コート層等を備えていてもよい。   Further, the rare earth magnet 1 may include one or more layers other than the protective layer 4 on the surface of the magnet body 2. For example, an inorganic oxide layer or a metal layer may be provided as a base layer of the protective layer 4, and a resin coat layer or the like may be further provided on the surface of the protective layer 4.

次いで、このように構成された希土類磁石1を製造する方法の一実施形態について説明する。希土類磁石1の製造方法は、保護層4形成用の塗布液を調製する工程(塗布液調製工程)、磁石素体2の表面上に塗布液を塗布する工程(塗布工程)、及び、この塗布液から保護層4を形成する工程(保護層形成工程)を有している。   Next, an embodiment of a method for producing the rare earth magnet 1 configured as described above will be described. The manufacturing method of the rare earth magnet 1 includes a step of preparing a coating solution for forming the protective layer 4 (coating solution preparation step), a step of applying a coating solution on the surface of the magnet body 2 (coating step), and this coating It has the process (protective layer formation process) which forms the protective layer 4 from a liquid.

希土類磁石1の製造においては、まず、塗布液調製工程において、原料として、芳香環を有する有機高分子化合物、及び、無機高分子前駆体を準備し、これらを所定の溶媒に溶解又は分散させた状態で混合する。ここで、無機高分子前駆体とは、芳香環を有しており重合可能な官能基が金属原子に結合してなる無機モノマー若しくはこの無機モノマーの重合生成物(オリゴマー、ポリマー等)、又は、これらの混合物である。   In the production of the rare earth magnet 1, first, in the coating liquid preparation step, an organic polymer compound having an aromatic ring and an inorganic polymer precursor were prepared as raw materials, and these were dissolved or dispersed in a predetermined solvent. Mix in the state. Here, the inorganic polymer precursor is an inorganic monomer having an aromatic ring and a polymerizable functional group bonded to a metal atom, or a polymerization product (oligomer, polymer, etc.) of this inorganic monomer, or It is a mixture of these.

塗布液調製工程において用いる有機高分子化合物としては、上述した有機高分子化合物が挙げられる。これらの有機高分子化合物としては、その重量平均分子量が500〜100000であるものが好ましい。   The organic polymer compound mentioned above is mentioned as an organic polymer compound used in a coating liquid preparation process. As these organic polymer compounds, those having a weight average molecular weight of 500 to 100,000 are preferable.

無機高分子前駆体を構成するための無機モノマーは、重合により上述した無機高分子化合物を形成可能な化合物であり、例えば、芳香環を有しており重合可能な官能基が金属原子に結合してなる化合物が挙げられる。このような無機モノマーが有している金属原子としては、Si、Al、Ti、Zr、Ta、Mo、Nb及びBからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が好ましい。   The inorganic monomer for constituting the inorganic polymer precursor is a compound that can form the above-described inorganic polymer compound by polymerization. For example, an aromatic ring has a polymerizable functional group bonded to a metal atom. The compound which consists of is mentioned. As a metal atom which such an inorganic monomer has, at least one element selected from the group consisting of Si, Al, Ti, Zr, Ta, Mo, Nb and B is preferable.

上記無機モノマーが有している芳香環としては、ベンゼン環が好ましく、このようなベンゼン環は、ベンジル基、β−フェネチル基、p−トルイル基、メシチル基、p−スチニル基、又はフェニル基の形で無機モノマー中に導入されていると好ましい。これらの基は、無機モノマーにおける金属原子に直接結合していてもよく、他の原子を介して金属原子に結合していてもよい。   The aromatic ring possessed by the inorganic monomer is preferably a benzene ring, and such a benzene ring can be a benzyl group, a β-phenethyl group, a p-toluyl group, a mesityl group, a p-stynyl group, or a phenyl group. It is preferably introduced in the form of an inorganic monomer. These groups may be directly bonded to the metal atom in the inorganic monomer, or may be bonded to the metal atom via another atom.

また、無機モノマーが有している重合可能な官能基とは、当該無機モノマーによる重合反応を可能とする官能基である。このような官能基としては、水酸基やアルコキシ基が挙げられる。例えば、重合可能な官能基がアルコキシ基である場合、アルコキシ基の加水分解及び縮合反応によって無機モノマーの重合が進行する。   Moreover, the polymerizable functional group which the inorganic monomer has is a functional group which enables a polymerization reaction with the inorganic monomer. Examples of such a functional group include a hydroxyl group and an alkoxy group. For example, when the polymerizable functional group is an alkoxy group, polymerization of the inorganic monomer proceeds by hydrolysis and condensation reaction of the alkoxy group.

より具体的には、無機高分子前駆体を構成するための無機モノマーとしては、水酸基やアルコキシ基が結合されたSiからなる化合物が好適である。具体的には、下記一般式(1)で表される化合物が好適である。なお、下記式中、Rは芳香環を有する有機基、Rはアルキル基、Rは炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜4のアシル基を示し、nは1又は2、mは0又は1である。ただし、n+mは2以下である。なお、R又はRを複数有している場合、それぞれは同一でも異なっていてもよい。
[化5]
Si(OR4−(n+m)…(1)
More specifically, as the inorganic monomer for constituting the inorganic polymer precursor, a compound made of Si to which a hydroxyl group or an alkoxy group is bonded is suitable. Specifically, a compound represented by the following general formula (1) is preferable. In the following formula, R 1 is an organic group having an aromatic ring, R 2 is an alkyl group, R 3 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an acyl group having 1 to 4 carbon atoms, and n is 1 or 2 , M is 0 or 1. However, n + m is 2 or less. In addition, when it has two or more R < 1 > or R < 3 >, each may be the same or different.
[Chemical 5]
R 1 n R 2 m Si (OR 3 ) 4- (n + m) (1)

上記式(1)においてRで表される基としては、ベンジル基、β−フェネチル基、p−トルイル基、メシチル基、p−スチニル基及びフェニル基からなる群より選ばれる少なくとも一つの基が好ましく、フェニル基がより好ましい。Rで表される基がフェニル基である場合、得られる無機高分子化合物と上述した有機高分子化合物とのπ−π相互作用が更に生じやすくなる。なお、無機高分子前駆体としては、上記式(1)で表される化合物と共縮合可能な化合物をさらに含有していてもよく、このような化合物としては、例えば上記式(2)で表される化合物が好ましい。 In the above formula (1), the group represented by R 1 is at least one group selected from the group consisting of a benzyl group, a β-phenethyl group, a p-toluyl group, a mesityl group, a p-stynyl group and a phenyl group. Preferably, a phenyl group is more preferable. When the group represented by R 1 is a phenyl group, a π-π interaction between the obtained inorganic polymer compound and the organic polymer compound described above is more likely to occur. The inorganic polymer precursor may further contain a compound that can be co-condensed with the compound represented by the above formula (1). Examples of such a compound include those represented by the above formula (2). Are preferred.

希土類磁石1の製造においては、上述した塗布液調製工程に続いて、磁石素体2の表面上に塗布液を塗布する塗布工程を実施する。塗布の方法は特に限定されず、公知の方法を適宜選択して用いることができ、例えば、ディップコーティング法、スプレーコート法、スピンコート法等が挙げられる。   In the production of the rare earth magnet 1, a coating process for coating the coating liquid on the surface of the magnet body 2 is performed following the coating liquid preparation process described above. The coating method is not particularly limited, and a known method can be appropriately selected and used. Examples thereof include a dip coating method, a spray coating method, and a spin coating method.

このとき、塗布液の塗布は、得られる保護層4の厚さが所望の値(好適な場合、0.1〜100μmである)となるように、塗布後の溶媒揮発又は体積収縮等を考慮して調整することが好ましい。例えばディップコーティング法により塗布を実施する場合には、磁石素体2を塗布液に浸漬し、その後磁石素体2を引き上げる速度及び時間を適宜設定することによって、塗布される塗布液の厚さを調整することができる。   At this time, the application of the coating solution takes into consideration the solvent volatilization or volume shrinkage after the application so that the thickness of the protective layer 4 to be obtained is a desired value (0.1 to 100 μm in the preferred case). It is preferable to make adjustments. For example, when the application is performed by the dip coating method, the thickness of the coating liquid to be applied is set by appropriately setting the speed and time for lifting the magnet body 2 after immersing the magnet body 2 in the coating liquid. Can be adjusted.

なお、このような塗布を簡便に行い、また形成される保護層4の密着性を良好にする観点からは、塗布工程を実施する前に磁石素体2の表面に所定の処理を施しておくことが望ましい。所定の処理としては、例えば、磁石素体2の表面をバレル研磨等により平滑にした後、素体表面の脱脂処理を行い、さらに酸溶液による洗浄や水洗を実施する処理が挙げられる。これにより清浄な表面を有する磁石素体2が得られ、磁石素体2と保護層4との密着性が向上する。   In addition, from the viewpoint of performing such coating easily and improving the adhesion of the protective layer 4 to be formed, a predetermined treatment is performed on the surface of the magnet body 2 before performing the coating step. It is desirable. Examples of the predetermined treatment include a treatment in which the surface of the magnet body 2 is smoothed by barrel polishing or the like, the surface of the body is degreased, and further washed with an acid solution or washed with water. Thereby, the magnet body 2 having a clean surface is obtained, and the adhesion between the magnet body 2 and the protective layer 4 is improved.

そして、上記塗布工程を実施した後、保護層形成工程において、塗布された塗布液から保護層4を形成し、磁石素体2の表面上に保護層4が形成された希土類磁石1を得る。当該保護層形成工程においては、例えば、塗布液を塗布された磁石素体2を加熱するか、又は大気中に放置することにより塗布液から溶媒を揮発させ、これにより塗布液から保護層4を形成する。この場合、温度条件は室温〜300℃とし、1分〜24時間程度の処理を行うことが好ましい。   And after implementing the said application | coating process, in the protective layer formation process, the protective layer 4 is formed from the apply | coated coating liquid, and the rare earth magnet 1 in which the protective layer 4 was formed on the surface of the magnet element | base_body 2 is obtained. In the protective layer forming step, for example, the magnet body 2 coated with the coating liquid is heated or left in the atmosphere to volatilize the solvent from the coating liquid, thereby removing the protective layer 4 from the coating liquid. Form. In this case, the temperature condition is preferably from room temperature to 300 ° C., and the treatment is preferably performed for about 1 minute to 24 hours.

上述した形態の希土類磁石1の製造方法においては、無機高分子前駆体として、上記無機モノマー、及び/又は、当該無機モノマーの重合生成物であって更なる重合反応を生じ得るオリゴマー若しくはポリマーを含有している場合、塗布液調製工程、塗布工程、及び保護層形成工程のうちの少なくとも一つの工程において、これらの無機高分子前駆体の重合を生じさせる。   In the method for producing the rare earth magnet 1 of the above-described form, the inorganic polymer precursor contains the inorganic monomer and / or an oligomer or polymer that is a polymerization product of the inorganic monomer and can cause further polymerization reaction. In this case, polymerization of these inorganic polymer precursors is caused in at least one of the coating liquid preparation step, the coating step, and the protective layer formation step.

このように、少なくともいずれかの工程において無機高分子前駆体の重合反応を生じさせることで、得られる保護層4と磁石素体2との密着性が向上する。例えば、無機高分子前駆体として、上記式(1)で表される無機モノマー及び/又はその重合生成物を用いた場合、得られる無機高分子化合物は、分子中に複数の上記−ORで表される基を有するようになる。この−ORで表される基は、加水分解性を有しており、また、磁石素体2は通常、その表面に磁石の構成材料に由来する水酸基を有している。このため、希土類磁石1においては、無機高分子化合物が有している加水分解性基と磁石表面の水酸基との間で縮合反応が生じるようになり、これにより、保護層4の磁石素体2に対する密着性が顕著に良好となる。但し、作用はこれらに限定されない。 As described above, by causing the polymerization reaction of the inorganic polymer precursor in at least one of the steps, the adhesion between the obtained protective layer 4 and the magnet body 2 is improved. For example, when the inorganic monomer represented by the above formula (1) and / or the polymerization product thereof is used as the inorganic polymer precursor, the resulting inorganic polymer compound has a plurality of —OR 2 in the molecule. With the group represented. The group represented by —OR 2 has hydrolyzability, and the magnet body 2 usually has a hydroxyl group derived from the constituent material of the magnet on the surface thereof. For this reason, in the rare earth magnet 1, a condensation reaction occurs between the hydrolyzable group possessed by the inorganic polymer compound and the hydroxyl group on the surface of the magnet, whereby the magnet body 2 of the protective layer 4. Adhesiveness to is significantly improved. However, the action is not limited to these.

例えば、まず、無機高分子前駆体の重合反応を塗布液調製工程において行う場合には、有機高分子化合物と無機高分子前駆体との混合を行った後に、この無機高分子前駆体の重合を生じさせる。ここで、無機高分子前駆体の重合反応の一例を示すと、例えば、無機高分子前駆体として上記一般式(1)で表される無機モノマーを用いた場合に生じる重合反応は、加水分解で生じた水酸基同士、又は水酸基とORとの縮合による重縮合反応である。 For example, when the polymerization reaction of the inorganic polymer precursor is first performed in the coating liquid preparation step, the organic polymer compound and the inorganic polymer precursor are mixed and then the polymerization of the inorganic polymer precursor is performed. Cause it to occur. Here, when an example of the polymerization reaction of an inorganic polymer precursor is shown, for example, the polymerization reaction that occurs when the inorganic monomer represented by the general formula (1) is used as an inorganic polymer precursor is hydrolysis. This is a polycondensation reaction by condensation between generated hydroxyl groups or between hydroxyl groups and OR 2 .

このような塗布液調製工程における重合反応は、例えば、有機高分子化合物及び無機高分子前駆体を混合した後の混合液を加熱することによって生じさせることができる。この重合反応が上述した重縮合反応である場合、反応温度は、20〜150℃とすることが好ましい。また反応時間は、10分〜48時間とすることが好ましい。   Such a polymerization reaction in the coating liquid preparation step can be caused, for example, by heating the mixed liquid after mixing the organic polymer compound and the inorganic polymer precursor. When this polymerization reaction is the polycondensation reaction described above, the reaction temperature is preferably 20 to 150 ° C. The reaction time is preferably 10 minutes to 48 hours.

また、塗布液調製工程において上記重合反応を生じさせる場合には、反応液中には更に水を添加することが好ましい。さらに、無機高分子前駆体が金属原子としてSiを含む場合には、重縮合反応の進行が遅い傾向にあるため、触媒等を更に添加することが好ましい。この場合の触媒としては、酸、塩基、有機金属化合物等が挙げられ、塩基又は有機金属塩が好適である。   Moreover, when making the said polymerization reaction produce in a coating liquid preparation process, it is preferable to add water further in a reaction liquid. Furthermore, when the inorganic polymer precursor contains Si as a metal atom, the polycondensation reaction tends to progress slowly, so it is preferable to further add a catalyst or the like. Examples of the catalyst in this case include an acid, a base, an organometallic compound, and the like, and a base or an organometallic salt is preferable.

一方、保護層形成工程において無機高分子前駆体を重合させる場合、その重合反応は、当該工程において塗布液が塗布された状態の磁石素体2を加熱するか、又は、これを大気中に所定時間放置することにより生じさせることができる。   On the other hand, when the inorganic polymer precursor is polymerized in the protective layer forming step, the polymerization reaction is performed by heating the magnet body 2 in a state where the coating liquid is applied in the step or by subjecting the magnet body 2 in the atmosphere to It can be caused by leaving it for a period of time.

保護層形成工程における重合反応を効率良く生じさせるためには、塗布液が塗布された磁石素体2を、好ましくは温度が室温〜300℃、時間が1分〜24時間の範囲で、塗布液中に含まれる成分に応じて適宜処理することが好ましい。これらの温度が低いか、または処理時間が短い場合、無機高分子前駆体の十分な重合反応が生じ難くなって無機高分子化合物が十分に生成しなくなり、これに起因して保護層4の耐熱性が低くなる傾向にある。また、処理温度が300℃を超えると有機構造単位が分解してしまい、保護層の柔軟性が低下する傾向にある。   In order to efficiently cause the polymerization reaction in the protective layer forming step, the magnet body 2 coated with the coating solution is preferably coated at a temperature of room temperature to 300 ° C. and a time of 1 minute to 24 hours. It is preferable to treat appropriately according to the components contained therein. When these temperatures are low or the treatment time is short, a sufficient polymerization reaction of the inorganic polymer precursor is difficult to occur, and the inorganic polymer compound is not sufficiently formed. As a result, the heat resistance of the protective layer 4 is reduced. Tend to be low. On the other hand, when the treatment temperature exceeds 300 ° C., the organic structural unit is decomposed and the flexibility of the protective layer tends to be lowered.

さらに、本発明の希土類磁石の製造方法においては、塗布液調製工程及び保護層形成工程以外に、塗布工程において無機高分子前駆体の重合が生じてもよい。この場合、例えば、磁石素体2を加熱しながら塗布を行うことで更に重合反応が促進され、塗布液を磁石素体2に塗布すると同時に重合が生じるようになる。   Furthermore, in the method for producing a rare earth magnet of the present invention, in addition to the coating liquid preparation step and the protective layer formation step, polymerization of the inorganic polymer precursor may occur in the coating step. In this case, for example, the polymerization reaction is further promoted by applying the coating while heating the magnet body 2, and polymerization occurs at the same time as the coating liquid is applied to the magnet body 2.

このように、上述した無機高分子前駆体の重合反応は、塗布液調製工程、塗布工程及び保護層形成工程のいずれの工程において生じさせてもよいが、本発明の希土類磁石1の製造方法においては、少なくとも保護層形成工程で重合反応を生じさせることが好ましい。これにより、重合反応に伴って生じる水酸基等が、磁石素体2表面に存在する活性な官能基と反応して、保護層4の磁石素体2への密着性が更に向上するようになる。   As described above, the polymerization reaction of the inorganic polymer precursor described above may be caused in any of the coating liquid preparation step, the coating step, and the protective layer forming step. However, in the method for producing the rare earth magnet 1 of the present invention, It is preferable to cause a polymerization reaction at least in the protective layer forming step. Thereby, the hydroxyl group etc. which accompany a polymerization reaction react with the active functional group which exists in the magnet body 2 surface, and the adhesiveness to the magnet body 2 of the protective layer 4 comes to improve further.

そして、さらに好適な場合には、塗布液調製工程において上記縮合反応の一部を生じさせた後(すなわち、完全には縮合を進行させずに)、保護層形成工程において、塗布液調製工程で残存した、さらに重合可能な状態の無機高分子前駆体に重合を生じさせる。こうすることで、塗布液調製工程において無機高分子化合物が生じるようになり、これにより保護層を形成する際に発生する応力が小さくなる。加えて、保護層形成工程においても上記重合が生じるため、保護層4の磁石素体2への密着性が向上する効果も得られるようになる。   In a more preferred case, after causing a part of the condensation reaction in the coating liquid preparation step (that is, without completely condensing), in the protective layer forming step, in the coating liquid preparation step. The remaining inorganic polymer precursor in a further polymerizable state is polymerized. By doing so, an inorganic polymer compound is generated in the coating liquid preparation step, thereby reducing the stress generated when the protective layer is formed. In addition, since the polymerization occurs in the protective layer forming step, the effect of improving the adhesion of the protective layer 4 to the magnet body 2 can be obtained.

このように構成された希土類磁石1によれば、以下に示す効果が得られるようになる。すなわち、希土類磁石1は、磁石素体2の表面上に、有機高分子化合物及び無機高分子化合物を含有する保護層4を有しており、これらの高分子化合物の間にはπ−π相互作用が生じている。そして、このπ−π相互作用によって有機高分子化合物と無機高分子化合物は弱く結合された状態となっているため、保護層4においては両化合物の相分離が極めて生じ難く、これにより有機高分子化合物及び無機高分子化合物は均一に分散された状態となっている。   According to the rare earth magnet 1 configured as described above, the following effects can be obtained. That is, the rare earth magnet 1 has a protective layer 4 containing an organic polymer compound and an inorganic polymer compound on the surface of the magnet body 2, and a π-π mutual between these polymer compounds. There is an effect. Since the organic polymer compound and the inorganic polymer compound are weakly bonded by this π-π interaction, phase separation between the two compounds hardly occurs in the protective layer 4. The compound and the inorganic polymer compound are in a uniformly dispersed state.

また、このように有機高分子化合物及び無機高分子化合物が均一に分散されているため、保護層4は、これらの化合物をそれぞれ単独で用いた場合に得られる特性を併せて具備するようになり、優れた耐食性を有するものとなる。例えば、このような保護層4は、有機高分子化合物のみから形成された保護層と比較して耐湿性、耐熱性に優れており、また、無機高分子化合物のみから形成された保護層と比較して、応力緩和性に優れているという特性を有している。   In addition, since the organic polymer compound and the inorganic polymer compound are uniformly dispersed in this way, the protective layer 4 also has the characteristics obtained when these compounds are used alone. It has excellent corrosion resistance. For example, such a protective layer 4 is superior in moisture resistance and heat resistance as compared to a protective layer formed only from an organic polymer compound, and also compared with a protective layer formed only from an inorganic polymer compound. And it has the characteristic that it is excellent in stress relaxation property.

このように、保護層4は極めて優れた耐食性を有していることから、かかる保護層4を備えた希土類磁石1は、高温、高湿に晒される条件で使用した場合であっても磁気特性の劣化を生じることが少ないものとなる。このため、このような希土類磁石1は、燃料電池車やハイブリッドカーの駆動モータ等に用いる永久磁石として極めて好適である。   Thus, since the protective layer 4 has extremely excellent corrosion resistance, the rare earth magnet 1 provided with the protective layer 4 has magnetic properties even when used under conditions exposed to high temperature and high humidity. It will be less likely to cause degradation of. For this reason, such a rare earth magnet 1 is extremely suitable as a permanent magnet used for a drive motor of a fuel cell vehicle or a hybrid car.

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention still in detail, this invention is not limited to these Examples.

(実施例1)
粉末冶金法により作成した14Nd−1Dy−7B−78Fe(数字は原子比)で表される組成を有する焼結体に、アルゴン雰囲気下、600℃、2時間の条件で熱処理を施した後、この焼結体を56mm×40mm×厚さ8mmのサイズに切り出して、磁石素体を得た。この磁石素体をアルカリ性脱脂液により洗浄し、さらに硝酸溶液による処理を実施して磁石素体表面を活性化させた後、この表面を繰り返し水洗した。
(Example 1)
A sintered body having a composition represented by 14Nd-1Dy-7B-78Fe (numbers are atomic ratios) prepared by powder metallurgy is subjected to heat treatment under conditions of 600 ° C. for 2 hours in an argon atmosphere. The sintered body was cut into a size of 56 mm × 40 mm × thickness 8 mm to obtain a magnet body. The magnet body was washed with an alkaline degreasing solution and further treated with a nitric acid solution to activate the surface of the magnet body, and then the surface was washed repeatedly with water.

また、これとは別に、重量平均分子量2000のポリスチレン20gをテトラヒドロフラン(THF)80gに溶解させ、さらにこの溶液にフェニルトリメトキシシラン105g、0.1%アンモニア水17.5gを添加した後、50℃で5時間の熱処理を行いフェニルトリメトキシシランの重縮合反応を生じさせて、塗布液を調製した。なお、重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィーで測定した後、標準ポリスチレンを用いた検量線により換算することにより求めた値である。   Separately, 20 g of polystyrene having a weight average molecular weight of 2000 was dissolved in 80 g of tetrahydrofuran (THF), and 105 g of phenyltrimethoxysilane and 17.5 g of 0.1% aqueous ammonia were added to this solution. A coating solution was prepared by heat treatment for 5 hours to cause polycondensation reaction of phenyltrimethoxysilane. In addition, a weight average molecular weight is the value calculated | required by converting with the analytical curve using standard polystyrene, after measuring by gel permeation chromatography.

この塗布液を、ディップコーティング法により上述した磁石素体の表面に塗布した後、150℃、20分の条件で加熱を行うことにより、磁石素体の表面に保護層を形成させ、希土類磁石を得た。   After applying this coating solution to the surface of the magnet body described above by the dip coating method, heating is performed at 150 ° C. for 20 minutes to form a protective layer on the surface of the magnet body, Obtained.

<特性評価>
得られた希土類磁石を用い、保護層の厚さの測定、表面の観察、及び加速試験による耐食性の評価を実施した。すなわち、まず、希土類磁石を幅方向(図1中、奥行き方向)の中央部分で切断し、その切断面を電子顕微鏡で観察することにより保護層の平均厚さを測定した。その結果、保護層の平均厚さは15μmであることが確認された。次に、電子顕微鏡により希土類磁石の表面を観察したところ、保護層表面にはクラック等の欠陥が形成されていないことが判明した。
<Characteristic evaluation>
Using the obtained rare earth magnet, the thickness of the protective layer was measured, the surface was observed, and the corrosion resistance was evaluated by an acceleration test. That is, first, the average thickness of the protective layer was measured by cutting the rare earth magnet at the central portion in the width direction (in the depth direction in FIG. 1) and observing the cut surface with an electron microscope. As a result, it was confirmed that the average thickness of the protective layer was 15 μm. Next, when the surface of the rare earth magnet was observed with an electron microscope, it was found that no defects such as cracks were formed on the surface of the protective layer.

次いで、この希土類磁石を80℃、90%RHの条件で処理する耐食性の加速試験を実施した。その結果、試験開始から300時間経過した後であっても、磁石素体に錆の発生は見られず、磁石素体には腐食が生じていないことが判明した。   Next, an accelerated corrosion resistance test was performed in which the rare earth magnet was treated at 80 ° C. and 90% RH. As a result, even after 300 hours from the start of the test, no rust was observed in the magnet body, and it was found that the magnet body was not corroded.

(比較例1)
以下に示す方法で塗布液を調製したこと以外は、実施例1と同様にして希土類磁石を作製した。すなわち、40gのTHFに、フェニルトリメトキシシラン105g、0.1%アンモニア水17.5gを加え、50℃で5時間反応させることにより塗布液を調製した。
(Comparative Example 1)
A rare earth magnet was produced in the same manner as in Example 1 except that the coating solution was prepared by the method described below. That is, a coating solution was prepared by adding 105 g of phenyltrimethoxysilane and 17.5 g of 0.1% aqueous ammonia to 40 g of THF and reacting at 50 ° C. for 5 hours.

得られた希土類磁石を用い、実施例1と同様にして保護層の厚さの測定、表面の観察、及び加速試験による耐食性の評価を実施した。その結果、保護層の平均厚さは15μmであり、また、希土類磁石における保護層の表面にはクラックが生じていることが確認された。さらに、加速試験においては、試験開始から300時間経過後に磁石素体に錆の発生が見られた。   Using the obtained rare earth magnet, the thickness of the protective layer was measured, the surface was observed, and the corrosion resistance was evaluated by an acceleration test in the same manner as in Example 1. As a result, the average thickness of the protective layer was 15 μm, and it was confirmed that cracks were generated on the surface of the protective layer in the rare earth magnet. Further, in the accelerated test, rust was generated in the magnet body after 300 hours had elapsed from the start of the test.

(比較例2)
フェニルトリメトキシシランに代えてメチルトリメトキシシランを用いたこと以外は、実施例1と同様にして希土類磁石を作製した。
(Comparative Example 2)
A rare earth magnet was produced in the same manner as in Example 1 except that methyltrimethoxysilane was used instead of phenyltrimethoxysilane.

得られた希土類磁石を用い、実施例1と同様にして保護層の厚さの測定、表面の観察、及び加速試験による耐食性の評価を実施した。その結果、保護層の平均厚さは15μmであり、また、保護層表面には、相分離による1μm程度の大きさの海島構造が確認された。さらに、加速試験においては、試験開始から300時間経過後に磁石素体に錆の発生が見られた。   Using the obtained rare earth magnet, the thickness of the protective layer was measured, the surface was observed, and the corrosion resistance was evaluated by an acceleration test in the same manner as in Example 1. As a result, the average thickness of the protective layer was 15 μm, and a sea-island structure having a size of about 1 μm due to phase separation was confirmed on the surface of the protective layer. Further, in the accelerated test, rust was generated in the magnet body after 300 hours had elapsed from the start of the test.

好適な実施形態の希土類磁石を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the rare earth magnet of suitable embodiment. 図1に示される希土類磁石のII−II線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the II-II line of the rare earth magnet shown by FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…希土類磁石、2…磁石素体、4…保護層。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rare earth magnet, 2 ... Magnet base body, 4 ... Protective layer.

Claims (18)

希土類元素を含有する焼結体からなる磁石素体と、
芳香環を有する有機高分子化合物、及び、芳香環を有する無機高分子化合物を含有しており、前記磁石素体の表面上に形成された保護層と、
を備えることを特徴とする希土類磁石。
A magnet body made of a sintered body containing a rare earth element;
An organic polymer compound having an aromatic ring, and an inorganic polymer compound having an aromatic ring, and a protective layer formed on the surface of the magnet body;
A rare earth magnet comprising:
前記有機高分子化合物と前記無機高分子化合物との間には、これらの前記芳香環同士のπ−π相互作用が生じていることを特徴とする請求項1記載の希土類磁石。The rare earth magnet according to claim 1, wherein a π-π interaction between the aromatic rings occurs between the organic polymer compound and the inorganic polymer compound. 前記保護層において、前記有機高分子化合物と前記無機高分子化合物とが分散していることを特徴とする請求項1又は2記載の希土類磁石。The rare earth magnet according to claim 1, wherein the organic polymer compound and the inorganic polymer compound are dispersed in the protective layer. 前記有機高分子化合物は、前記芳香環としてベンゼン環を有していることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の希土類磁石。 The rare earth magnet according to any one of claims 1 to 3, wherein the organic polymer compound has a benzene ring as the aromatic ring. 前記有機高分子化合物は、スチレン単位を有する重合体を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の希土類磁石。 The organic polymer compound, a rare earth magnet according to any one of claims 1-4, characterized in that it comprises a polymer having styrene units. 前記無機高分子化合物は、金属原子と酸素原子とが交互に結合してなる主鎖を有する化合物であることを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の希土類磁石。 The inorganic polymer compound, a rare earth magnet according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a compound having a main chain and the metal atom and the oxygen atom is bonded alternately. 前記金属原子として、Siを含有していることを特徴とする請求項記載の希土類磁石。 The rare earth magnet according to claim 6 , wherein Si is contained as the metal atom. 前記無機高分子化合物は、下記式(1);
[化1]
Si(OR4−(n+m)…(1)
[式中、Rは芳香環を有する有機基、Rはアルキル基、Rは炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜4のアシル基を示し、nは1又は2、mは0又は1である。ただし、n+mは2以下である。なお、R又はRを複数有している場合、それぞれは同一でも異なっていてもよい。]
で表される化合物及び/又はその加水分解生成物からなる構造単位を少なくとも有していることを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の希土類磁石。
The inorganic polymer compound has the following formula (1):
[Chemical 1]
R 1 n R 2 m Si (OR 3 ) 4- (n + m) (1)
[Wherein, R 1 is an organic group having an aromatic ring, R 2 is an alkyl group, R 3 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an acyl group having 1 to 4 carbon atoms, n is 1 or 2, m Is 0 or 1. However, n + m is 2 or less. In addition, when it has two or more R < 1 > or R < 3 >, each may be the same or different. ]
The rare earth magnet according to any one of claims 1 to 7 , wherein the rare earth magnet has at least a structural unit comprising a compound represented by formula (1) and / or a hydrolysis product thereof.
前記Rで表される基として、置換基を有していてもよいフェニル基を含有していることを特徴とする請求項記載の希土類磁石。 The rare earth magnet according to claim 8, wherein the group represented by R 1 includes a phenyl group which may have a substituent. 芳香環を有する有機高分子化合物と、芳香環を有しており重合可能な官能基が金属原子に結合してなる無機モノマー及び/又は該無機モノマーの重合体を含む無機高分子前駆体と、の混合を経て、塗布液を調製する塗布液調製工程と、
前記塗布液を、希土類元素を含有する焼結体からなる磁石素体の表面上に塗布する塗布工程と、
前記塗布液から、前記芳香環を有する有機高分子化合物、及び、芳香環を有する無機高分子化合物を含有する保護層を形成する保護層形成工程と、
を有することを特徴とする希土類磁石の製造方法。
An organic polymer compound having an aromatic ring, an inorganic monomer having an aromatic ring and a polymerizable functional group bonded to a metal atom, and / or an inorganic polymer precursor containing a polymer of the inorganic monomer, Through the mixing, a coating solution preparation step of preparing a coating solution,
Applying the coating solution on the surface of a magnet body made of a sintered body containing a rare earth element ; and
A protective layer forming step of forming a protective layer containing the organic polymer compound having an aromatic ring and the inorganic polymer compound having an aromatic ring from the coating solution;
A method for producing a rare earth magnet, comprising:
前記有機高分子化合物と前記無機高分子化合物との間には、これらの前記芳香環同士のπ−π相互作用が生じていることを特徴とする請求項10記載の希土類磁石の製造方法。The method for producing a rare earth magnet according to claim 10, wherein a π-π interaction between the aromatic rings occurs between the organic polymer compound and the inorganic polymer compound. 前記保護層において、前記有機高分子化合物と前記無機高分子化合物とが分散していることを特徴とする請求項10又は11記載の希土類磁石。The rare earth magnet according to claim 10 or 11, wherein the organic polymer compound and the inorganic polymer compound are dispersed in the protective layer. 前記塗布液調製工程、前記塗布工程、及び前記保護層形成工程のうちの少なくとも一つの工程において、前記無機高分子前駆体の重合を行うことを特徴とする請求項10〜12のいずれか一項に記載の希土類磁石の製造方法。 The coating solution preparation step, in at least one step of said applying step, and the protective layer forming step, any one of claims 10 to 12 characterized in that the polymerization of the inorganic polymer precursor A method for producing the rare earth magnet according to 1. 前記有機高分子化合物として、前記芳香環がベンゼン環であるものを用いることを特徴とする請求項10〜13のいずれか一項に記載の希土類磁石の製造方法。 The method for producing a rare earth magnet according to any one of claims 10 to 13, wherein the organic polymer compound is one in which the aromatic ring is a benzene ring. 前記有機高分子化合物として、スチレン単位を有する重合体を用いることを特徴とする請求項10〜14のいずれか一項に記載の希土類磁石の製造方法。 The method for producing a rare earth magnet according to claim 10 , wherein a polymer having a styrene unit is used as the organic polymer compound. 前記無機高分子前駆体として、前記金属原子がSiであるものを用いることを特徴とする請求項10〜15のいずれか一項に記載の希土類磁石の製造方法。 The method for producing a rare earth magnet according to any one of claims 10 to 15 , wherein the inorganic polymer precursor is one in which the metal atom is Si. 前記無機高分子前駆体として、下記式(1);
[化2]
Si(OR4−(n+m)…(1)
[式中、Rは芳香環を有する有機基、Rはアルキル基、Rは炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜4のアシル基を示し、nは1又は2、mは0又は1である。ただし、n+mは2以下である。なお、R又はRを複数有している場合、それぞれは同一でも異なっていてもよい。]
で表される無機モノマー及び/又はその加水分解生成物を含有させることを特徴とする請求項10〜16のいずれか一項に記載の希土類磁石の製造方法。
As the inorganic polymer precursor, the following formula (1);
[Chemical 2]
R 1 n R 2 m Si (OR 3 ) 4- (n + m) (1)
[Wherein, R 1 is an organic group having an aromatic ring, R 2 is an alkyl group, R 3 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an acyl group having 1 to 4 carbon atoms, n is 1 or 2, m Is 0 or 1. However, n + m is 2 or less. In addition, when it has two or more R < 1 > or R < 3 >, each may be the same or different. ]
The manufacturing method of the rare earth magnet as described in any one of Claims 10-16 characterized by including the inorganic monomer represented by these, and / or its hydrolysis product.
前記Rで表される基として、置換基を有していてもよいフェニル基を含有していることを特徴とする請求項17記載の希土類磁石の製造方法。
The method for producing a rare earth magnet according to claim 17, wherein the group represented by R 1 includes a phenyl group which may have a substituent.
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