JPH02249205A - 高耐食性磁石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は表面を耐食性にする表面被覆にした稀土類鉄系
磁石に関するものである。

（従来の技術） 従来高エネルギー積磁石としては、Ｓｍ−Ｇ。

系磁石が用いられてきたが、コスト、機械加工性、より
高いエネルギー積といった点で有利な稀土類鉄系磁石が
最近注目され、特に原子比で８〜３０％の稀土類元素、
２〜２８％のＢ１および残部Ｆｅおよび不可避不純物か
らなる組成が効果的であることが見出されている。

ところが、稀土類鉄系磁石はＳｍ−Ｃｏ系に比べ、耐食
性という面では劣り、種々の表面保護処理が検討されて
いる状況にある。

（発明が解決しようとする問題点） 稀土類鉄系磁石は焼結法および急冷法で作製されている
。この系の磁石は酸化し易いＮｄ、Ｆｅを多く含むので
、耐薬品性、特に酸、アルカリに弱く、湿式めっき等の
表面処理では、酸、アルカリ等による前処理或いはめつ
き工程中に表面が侵されたり、たとえめっきが出来ても
、内部に侵入した薬品の影響により、内部腐食が発生し
たり、結晶粒間が侵食されることで磁気特性が低下する
。

急冷法で製造された材料は、焼結法で製造された材料と
比較して、外力による歪や熱による磁気特性の低下が少
ない、しかし、急冷粉末はプラスチック等でボンドして
使われることが多く％磁石表面の磁石材料およびボンド
材料の両方に対し、高い密着強度を有する被膜材料が要
求されている。

また、この系の磁石、特にこの系の焼結磁石にプラズマ
重合被膜を設けることは知られているが（特開昭６３−
６８１１）　、従来の多元素系被膜では充分な重合度が
得難かった。

たとえばアクリル酸などではプラズマ重合中に活性な酸
素が存在し、プラズマ重合と同時にプラズマエツチング
が起こる。このため保護重合膜の硬度、ち密性が十分で
なく又重合度も低い、そのため十分なガスバリヤ−性が
得られないなど、耐食性保護膜として充分に機能できな
い。

また、保護被覆として稀土類焼結金属磁石の表面に高分
子樹脂膜を形成す名ことも行なわれているが（特開昭６
１−１９８２２１号公報、同５６−８１９０８号公報、
同６０−６３９０１号等）、高分子樹脂膜は透湿性、酸
素透過性が大きく、また稀土類焼結金属磁石との親和性
が低いので、充分な接着を確保することができない、ま
た弗素樹脂のように高温焼付けを要するために磁石の酸
化を招くもの、エポキシ樹脂などのように耐食性で劣る
ものなど、接着性と耐食性の両者を兼ね備えた膜は提供
されていない。

キシレン樹脂のような耐食性の大きい膜を用いることも
提案されているが（気相重合法は米国ユニオン・カーバ
イド社より提案され、市販されている）接着性が極めて
悪い、キシレン樹脂を真空蒸着で成膜することも提案さ
れているが、重合度は低く、耐食性に問題がある（特開
昭５５−１０３７１４）。

（問題点を解決する手段） 本発明者は上記欠点を解決するために種々の検討を加え
たところ、稀土類鉄系磁石の表面粗度が耐食性に重大な
関係を有することを見出した。

すなわち保護膜を形成するに先立って稀土類鉄系磁石の
表面の表面を研磨してＪＩＳ規格による表面粗度Ｒａを
約１μｍ以下にすることにより耐食性が飛躍的に向上す
ることを見出した。その原因は明らかでないが保護被覆
としてのステップカバレージ特性と表面粗度のマツチン
グがとれる事により保護膜が磁石をうまくカバーするこ
とと、磁石の表面粗度を小さくすることは最初に存在す
る穴、ホール等の欠陥を減少させるためと考えられる。

磁石の吸水率を測定すると表面粗度と相関しており、表
面粗度の大きい磁石即ち吸水率の高い磁石はどの様な保
護膜をつけても厳しい耐候テストには合格しないことが
判明した。通常稀土類鉄系磁石の表面粗度はかなり大き
く、ＪＩＳ規格によるＲａで表わして２μｍ以上である
０本発明では炭化水素系等のプラズマ重合膜、ｐ−キシ
リレン重合膜系等の合成樹脂膜、あるいはこれら両者の
形成に先立って、稀土類鉄系磁石の表面を研磨して表面
粗度Ｒａを約１μｍ以下まで研磨し、その表面に上記の
保護膜を形成するものである。

従来耐食性と表面粗度が関係することは見出されていな
い。

本発明の好ましい実施例においては上記の保護膜の形成
に先立って上記所定の表面粗度を有する稀土類鉄系磁石
合金の表面にＡｒその他の活性化用イオンによりプラズ
マ処理を施す、これによりその後に被覆した保護膜によ
る耐食性は更に向上し、又接着性、及び場合により耐衝
撃性も向上する。

（発明の詳細な説明） すなわち、本発明はＮｄ−Ｆｅ系磁石を始めとする希土
類鉄系磁石の表面を先ず表面粗度Ｒａが約１μｍ以下と
なるように研磨する。このような稀土類鉄系磁石は耐食
性に劣るもので、一般にＲ−Ｔ−８又はＲ−Ｔ−Ｂ−Ｍ
　（ただしＲは稀土類元素、ＴはＦｅ又はＦｅ、Ｃｏを
主体とする遷移金属、ＭはＺｒ、　Ｎｂ、　Ｍｏ、　Ｈ
ｆ、　Ｔａ、　Ｗ　　の少なくとも１種）の組成を有す
るもの、例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ　、　Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ−
Ｚｒ、ミツシュメタル任意の希土類鉄系磁石を挙げるこ
とができる。このような磁石は粉末を成形し焼結した焼
結型磁石、あるいはこれらの磁石を機械的に粉砕し１０
重量％以下の有機バインダーで結合したボンド磁石の形
で使用することができる。

焼結型又はボンド磁石の形態の稀土類鉄系磁石は通常２
μｍ以上の表面粗度Ｒａを有するから、研磨によって表
面粗度Ｒａが約１ｇｍ以下になるように研磨する。この
ような研磨はバレル研磨、パフ研磨、ラッピング研磨、
ポリッシング研磨等の任意の従来法により行なうことが
できる。

ボンド磁石においては樹脂量、成型条件によっても表面
粗度をコントロールすることができる。

次ぎに好ましくは稀土類鉄系磁石の表面はプラズマ処理
を施される。なお、プラズマ処理の前に超音波洗浄等に
より表面を洗浄しておいても良い、プラズマ処理はＡｒ
、Ｈｅ、Ｎｅ等の希ガスＨｓ　％Ｎ＊　、Ｏｓ　、Ｃｏ
、Ｃｏｔ　、Ｈｚ　０−ＮＯＸ％ＮＯ！、ＮＨ３のガス
等を真空室に導入し、プラズマ化しこれを稀土類鉄系磁
石に照射することにより行なわれる。プラズマ処理の条
件としては通常次ぎのものを・使用する。ガス圧力０．
０１〜１０Ｔｏｒｒにて電源は直流、交流が使用でき、
交流の周波数は５０ＨｚからＧＨｚまで使用できる。サ
ンプルの形状及び量により処理条件は異なるが使用電力
１０Ｗ〜ｌ０ＫＷ処理時間０．５秒〜１０分に設定する
ことができる。処理後の表面の接触角・は３０°以下が
望ましい。

プラズマ処理は研磨された稀土類鉄系磁石の表面を活性
化し、使用するガスの種類により各種の活性なラジカル
、ＯＨ基等の官能基が生じその後に形成されるプラズマ
重合膜又は合成樹脂膜に対する反応性、濡れ、及び接着
性を改善し、それにより耐食性を向上する。特に樹脂膜
がｐ−キシリレン重合膜又は塩素化ｐ−キシリレン重合
膜のような接着性の極めて低い合成樹脂膜に対しても強
固な接着を確保し得る。

プラズマ重合膜は、従来知られている任意のモノマーガ
スを使用し得る０例えばメタン、エタン、プロパン、ブ
タン、ペンタン、エチレン、プロピレン、ブテン、ブタ
ジェン、アセチレン、メチルアセチレン等の炭化水素モ
ノマーの他、テトラメトキシシラン等のケイ素系モノマ
ー、テトラフルオロエチレン等のフッ化水素系モノマー
、メチルメタアクリレート等を挙げることができる。

特に実質的に炭素と水素のみからなるプラズマ重合膜は
被膜を形成したもので、表面にち密でピンホールの無い
硬質の膜を形成し、耐食性が良好で、長期安定性にすぐ
れた磁気特性を保つことができるという利点を有するの
で好ましく、中でも原子数の比（原子組成比）で表わし
て好ましくはＨ／Ｃ＝１．５以下であると三次元的に充
分架橋した特性の良いプラズマ重合膜が形成できる。こ
の場合、膜厚が０．２μｍ以下で充分な耐食性が得られ
る。このようなプラズマ重合保護膜は炭化水素モノマー
ガスの量を少なくし、反応圧力を低くし、且つ印加電力
を大きくすることにより生成し得る。すなわち、反応圧
力を低く印加電力を大きくすることにより、千ツマー単
位量あたりの分解エネルギーが大きく成って分解が進み
、架橋したプラズマ重合保護膜が形成できる０本発明の
実施に適当なエネルギー密度Ｗ／　（ＦＭ）は１０’Ｊ
／ｋｇ以上である（Ｗはプラズマ投入電力５７秒、Ｆは
原料ガス流量ｋｇ／秒、Ｍは原料ガス分子量）、その他
キャリアガスとして水素、不活性ガス等のガスが使用で
きる。ただし不可避不純物として入ってくる微量以上の
酸素は用いてはならない、このように不可避的な不純物
ガスを除いて実質的に炭素と水素のみから成る時高い耐
食性を示すことになる。更に、プラズマ重合膜を形成す
るとき、磁石の温度を上げておくことにより更に効果を
上げることができる。

別法として、プラズマ重合膜の形成に続いて合成樹脂膜
を被覆することもできる。この場合にはプラズマ重合膜
は耐食性を必ずしも重視しなくて良く、主に合成樹脂膜
の稀土類鉄系磁石に対する接着性を改善するものならば
良い、従って、上記の０．２μｍ程度の膜厚に変えて５
０〜１５００人程度の膜厚で良い。

次ぎに、プラズマ処理表面に形成される合成樹脂、ある
いはプラズマ重合膜の上に形成される耐食性合成樹脂膜
としては、熱可塑性、熱硬化性、又は電子線硬化性樹脂
膜を使用し得る。このような、樹脂の例は、エポキシ樹
脂、フェノール樹脂、アルキル置換フェノール樹脂、ポ
リイミド樹脂、ポリエステル樹脂、弗素樹脂、ビニル変
性弗素樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン変性エポキシ
樹脂、アクリル樹脂、キシレン樹脂、メラミン樹脂等、
電子線硬化性樹脂としては、不飽和２重結合を２以上有
する化合物で変性した各種樹脂等がある。この内キシレ
ン樹脂、特にｐ−キシリレン重合膜又は塩素化ｐ−キシ
リレン重合膜はガス及び水蒸気透過性が極めて低く、不
純物の混入が抑制でき、ピンホールの少ない、均一な膜
を成膜できるので好ましい、しかしこのものはそのまま
では接着性が極めて低いので上記のプラズマ処理、及び
（又は）プラズマ重合膜と併用する必要がある。このよ
うなキシレン樹脂は米国ユニオン・カーバイド社よりパ
リレンＮ（ポリｐ−キシリレン）、パリレンＣ（ポリモ
ノクロクロロｐ−キシリレン）、パリレンＤ（ポリジク
ロロｐ−キシリレン）等があるがガス透過性が低いので
特にパリレンＣが好ましい、ポリｐ−キシリレン等の膜
は２量体のガスを減圧下に熱分解することにより得られ
る１重厚としては０．５μｍ以上、好まし。

くは１〜２０μｍである。

（実施例の説明） １　ボンド磁　） 原料を秤量し、溶融し、鋳造して、合金組成がＮｄ＋＋
　Ｆ６７ｓ、ａ　Ｚｒａ　Ｂｔ、ｓ　　（合金１）及び
Ｎｄａ、　５Ｆｅａ。

Ｚｒｓ、５Ｂｓ（合金２）の２種類の合金インゴットを
製造した。これらをそれぞれ高周波溶解し、Ａｒ雰囲気
中Ｃｕ単ロール（周速２０ｍ／秒）の表面に射出して高
速急冷して合金薄帯を得た。これをＡｒ雰囲気中、７０
０℃で３０分間熱処理した後、スタンプミルで５０〜２
００ｔｔｍの平均粒子径となるように粉砕して磁石粉末
を得た。

上記、磁石粉末に対して、２．５　ｗ　ｔ％のエポキシ
樹脂を混合し、５　ｔｏｎ／ｃｍ”で加圧成形し、次い
で１８０℃の温度で樹脂硬化を行なった。得られた成形
体の磁気特性は表１に示す通りである。

表　　１ 又これらの成形体の表面粗度Ｒａはそれぞれ２．１μｍ
であった（それぞれ比較試料ｌ、２）、これらの成形体
の表面を研磨して０．３μｍにした（それぞれ試料１，
２）。

次いでこれら試料の表面に下記の条件によりプラズマ処
理を施した。

Ｏｘガスを用いガス圧０．　Ｉ　Ｔｏｒｒで１３．５６
ＭＨｚのＲＦ電源にて電力１００Ｗの条件で表面をプラ
ズマ処理した０表面の接触角は１０＠であった。

表面研磨はしたがプラズマ処理しないままの試料１．２
を比較試料３．４とする）。

次いで、これらすべての成形体（試料１．２、比較試料
１．２．３．４）をプラズマ重合装置に装入し、圧力０
．０２　Ｔｏｒｒ　、　ＲＦ電力８００Ｗ、　ＣＨ，５
ＳＣＣＭの条件で成形体の表面に炭化水素重合膜を成膜
した。成膜処理はエリプソメーターを用いて測定して約
０．１５μｍの膜厚に成るまで行なった。得られた膜を
二次電子質量分析器ＳＩＭＳで測定したところ、Ｈ／Ｃ
比は１．２１であった。

次いで、得られた保護被覆つき成形体（試料１．２、比
較試料１．２．３．４）に対し８５℃、９０％ＲＨの環
境条件で耐湿試験を行なった。結果を表３に示す。

２　　タ　士磁 Ｎｄ＋＠Ｆｅｙｙ　Ｂｇからなる組成の合金（合金３）
を作製し、粗粉砕した後、ジェットミルを用いて平均粒
径３．５μｍの磁性粉末に微粉砕した０本磁性粉末を１
０ｋＯｅの磁場中で１．５ｔｏｎ／ｃｍ”の圧力で成形
した。その後真空中で１１００’ｃ、２ｈｒの焼結を行
ない、続いて６００℃、ｌｈｒの時効処理を行なった。

得られた磁石の磁気特性は表２に示す通りである０表面
粗度は２．３μｍであった。

表　　２ 本成形体に対して実施例１と同じ処理を施し、Ｈ／Ｃ比
が１．２１の表面被覆を有する焼結磁石を得た（試料３
）、研磨しない合金３のものは比較例５、研磨した後プ
ラズマ処理しないものは比較試料６とする０次いで８５
℃、９０％ＲＨの環境条件で耐湿試験を行なった。結果
を表３に示す。

去ｉＬ塞 光学顕微鏡を用いて１０００Ｈｒ耐顕試験後５０倍、４
００倍で観察した。

実施例３（ボンド磁石） 実施例１の試料１．２にプラズマ重合膜を形成する代わ
りにパリレンＣを形成した。プラズマ処理を実施したも
のをそれぞれ試料４．５とする。

プラズマ処理をしないものをそれぞれ比較試料７．８を
する０合成樹脂として前記のパリレンＣを２５℃、０．
０５Ｔｏｒｒの条件下に熱分解及び重合により成膜した
膜圧は１０μｍであった。鉄板上に磁石材料を置き１０
ｃｍの高さから同上製法で作成した磁石材料を落下衝突
させた。この操作を１０回繰返した０次いで９０℃、９
０％条件下に耐湿試験をした０表面観察の結果も含めて
結果を表４に示す。

４４＝磁　） 実施例２における研磨した合金３を使用した。

この合金にに対してプラズマ処理を施したものを試料６
、プラズマ処理しないものを比較試料９とする０次いで
実施例３と同じ条件でパリレンＣを成膜した。結果を表
４に示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）表面粗度Ｒａが１ミクロンｍ以下の表面を有する稀
   土類鉄系磁石の表面にｐ−キシリレン重合膜又は塩素化
   ｐ−キシリレン重合膜を形成したことを特徴とする高耐
   食性磁石。 ２）稀土類鉄系磁石の表面がプラズマ処理されたもので
   ある前記第１項記載の高耐食性磁石。 ３）表面粗度Ｒａが１ミクロンｍ以下の表面を有す４稀
   土類鉄系磁石の表面にプラズマ重合膜を形成したことを
   特徴とする高耐食性磁石。 ４）プラズマ重合膜の表面に合成樹脂膜を形成したこと
   を特徴とする前記第３項記載の高耐食性磁石。 ５）合成樹脂膜がｐ−キシリレン重合膜又は塩素化ｐ−
   キシリレン重合膜であることを特徴とする前記第４項記
   載の高耐食性磁石。 ６）プラズマ重合膜の水素原子の数が炭素原子の数の１
   ．５倍以下で含まれる前記第３項ないし５項のいずれか
   に記載の高耐食性磁石。