JPH05226129A - 高耐食性希土類磁石の製造方法 - Google Patents

高耐食性希土類磁石の製造方法

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JPH05226129A
JPH05226129A JP4069412A JP6941292A JPH05226129A JP H05226129 A JPH05226129 A JP H05226129A JP 4069412 A JP4069412 A JP 4069412A JP 6941292 A JP6941292 A JP 6941292A JP H05226129 A JPH05226129 A JP H05226129A
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earth magnet
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less
corrosion resistance
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Takenori Nakayama
武典 中山
Fumihiro Sato
文博 佐藤
Atsushi Hanaki
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Kobe Steel Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0253Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 水素吸蔵等の問題を生じることなく、優れた
磁気特性を長期間に亘って維持し得る様な高耐食性希土
類磁石を製造する為の方法を提供する。 【構成】 RE−B−Fe系焼結希土類磁石またはRE
−TM−B系熱間加工希土類磁石を、(a)酸化性雰囲
気下にて200〜500℃で加熱するか、または(b)
アルカリ溶液中にて陽極酸化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐食性を高めて優れた
磁気特性を長期間維持できる様にした高耐食性希土類磁
石の製造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】磁石合金は、大型コンピューターの周辺
機器から一般家庭用の各種電気製品等の電気もしくは電
子部品用材料として幅広く利用されているが、特に近年
におけるコンピューターや電気製品の小型化、高性能化
の要求に伴って、磁石合金に対する磁気特性や耐食性等
の要求性能はますます高度のものになっている。
【0003】こうした中にあってRE−B−Fe系焼結
希土類類磁石及びRE−TM−B系熱間加工希土類磁石
(REは希土類元素の1種以上、TMは遷移元素の1種
以上をそれぞれ表わす:以下同じ)は磁気特性に優れた
ものであると期待されている。ところがこの希土類磁石
は、非常に活性の高い希土類元素を含有するばかりでな
く、REリッチ相とFeリッチ相が混在する合金である
ため、両相間の電位差による局部電池の影響も加わって
非常にさびやすいという欠点がある。従って実用化に当
たっては防錆のための表面処理が不可欠であり、たとえ
ばNiやZnなどの金属やそれらの合金をめっきする方
法;りん酸塩処理やクロメート処理等の化成処理を施す
方法;浸漬法やスプレー法等によりエポキシ系樹脂やア
クリル系樹脂等の樹脂コーティングを施す方法等が提案
されている。これらの中でもとくに汎用されているの
は、複雑な設備を要することなく比較的安価に実施する
ことのできるNiめっきあるいはNi−P等のNi合金
めっき法である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらNi等の
金属もしくは合金をめっきする方法では、必ずしも満足
のいくめっき密着性および耐食性は得られない。その理
由の1つは次の様に考えることができる。即ち、これら
の希土類磁石は水素吸蔵性が高く、水素吸蔵によって脆
化する性質があるので、NiまたはNi合金めっき法を
採用すると、希土類磁石中にめっき時に発生する水素が
吸蔵されてめっき界面で脆化割れを起こし、めっき剥離
を起こして耐食性を維持できなくなるものと考えられ
る。
【0005】こうした問題を回避するため、蒸着めっき
等の気相めっき法も提案されているが、この方法ではめ
っき層のピンホール欠陥が耐食性向上の大きな障害とな
る。また浸漬法やスプレー法等によって樹脂コーティン
グを施す方法でも、十分な密着性と耐食性は得られ難
く、しかも磁石表面に均一な樹脂コーティング被膜を形
成することは困難であって、特に磁石のエッジ部は耐食
性不足となり易く、この部分を起点として腐食が進行す
る。本発明は上記の様な状況に着目してなされたもので
あって、その目的は、水素吸蔵等の問題を生じることな
く、優れた磁気特性を長期間に亘って維持し得る様な高
耐食性希土類磁石を製造する為の方法を提供しようとす
るものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明の構成は、RE−B−Fe系焼結希土類
磁石またはRE−TM−B系熱間加工希土類磁石を、
(a)酸化性雰囲気下にて200〜500℃で加熱する
か、または(b)アルカリ溶液中にて陽極酸化する点に
要旨を有するものである。
【0007】
【作用】本発明によって希土類磁石の耐食性が向上する
理由については全てを解明した訳ではないが、おそらく
は、RE−B−Fe系焼結希土類磁石またはRE−TM
−B系熱間加工希土類磁の表面に、通常の大気雰囲気下
では形成されない様な、REおよびFe若しくはREお
よびTMの酸化物、水酸化物および水和物等の混在した
複合酸化物が強固に形成された為であると考えられる。
尚この酸化物の組成はそれぞれの合金組成や酸化皮膜形
成時の条件によって成分比が異なってくるものであり、
一定になるものではないが、希土類磁石表面が酸化され
たものであるので剥離の問題は生じない。更に上記複合
酸化物は、水に対する溶解度が非常に低く、高温に対す
る安定性にも優れているので、永年の使用における磁気
特性の劣化を抑制することができると考えられる。
【0008】酸化性雰囲気下で加熱する際の酸化性雰囲
気は、大気下、酸素分圧調整下、水蒸気下等の様に、酸
化を促進する環境下であればよく、特に限定されるもの
ではない。但し処理温度は、200〜500℃とするの
が良く、200℃未満であれば上記複合酸化物を強固に
形成することができず、500℃以上であれば磁石表面
の酸化のみならず、粒界に析出しているREリッチ層の
酸化が進行するので、割れが発生する恐れがある。
【0009】陽極酸化する際のアルカリ溶液としては、
KOH,NaOH等のアルカリ金属水酸化物や、Na2
SiO3 ,KAlO2 等のアルカリ金属酸素酸塩等の1
種または2種以上の水溶液であれば良く、この水溶液に
可溶性塩を添加することもできる。また該水溶液のpH
は、アルカリ性であれば良いが、本発明に係る磁石の溶
解が殆ど起こらない程の高アルカリ性であることが好ま
しく、具体的にはpH10以上であるのが良い。更に溶
液温度、電流密度および溶解時間等の陽極電解条件は、
溶液組成や合金組成に応じて適宜決定すれば良いが、特
に電流密度は450A/dm2 未満であることが好まし
く、これ以上では形成された複合酸化物の破壊が促進さ
れると考えられる。尚上記各処理を施した後、更にクロ
メート処理等の化成処理や酸化処理、有機コーティング
層等を設けることによって耐食性を更に高めることも勿
論可能である。
【0010】次に本発明で使用されるRE−B−Fe系
焼結希土類磁石およびRE−TM−B系熱間加工希土類
磁石について説明する。まずRE−B−Fe系焼結希土
類磁石は、希土類元素の少なくとも1種とBおよびFe
を必須元素として含むものであり、REで示される希土
類元素としては、Pr,Nd,La,Ce,Tb,D
y,Ho,Er,Eu,Sm,Gd,Pm,Tm,Y
b,Lu,Yなどを挙げることができ、これらは単独で
使用してもよく、或は必要により2種以上を併用するこ
ともできる。上記希土類元素の中でも特に好ましいのは
PrとNdである。
【0011】これらRE−B−Fe系焼結希土類磁石中
に占めるREの好ましい含有量(以下、特記しない限り
原子%を意味する)は8〜30%であり、8%未満では
十分な保磁力が得られにくく、30%を超えると残留磁
束密度が不足気味となる。またBの好ましい含有率は2
〜28%であり、2%未満では十分な保磁力が得られ難
く、一方28%を超えると残留磁束密度が不十分とな
る。Feは40〜90%の範囲が好ましく、40%未満
では残留磁束密度が不足気味となり、一方90%を超え
ると高レベルの保磁力が得られ難くなる。
【0012】尚上記RE−B−Fe系焼結希土類磁石に
おいては、Feの一部をCoやNiで置換することもで
きる。しかしCoの置換量が多くなり過ぎると高保磁力
が得られにくくなるので、Feに対する置換量は50%
以下に抑えるべきであり、またNi置換量が多くなり過
ぎると残留磁束密度が低下する傾向があるので、Feに
対する置換量は8%以下とすべきである。更にこの磁石
には、他の元素として以下に示す様な元素の1種以上を
Feに置換して含有させることによって保磁力を更に高
めることが可能である。但し、2種以上を併用する場合
の許容含有量は、各添加元素のうち最大値を示すものの
含有量を上限とする。
【0013】Al:9.5%以下、 Ti:4.5%以
下、 V:9.5%以下、Cr:8.5%以下、 M
n:8.0%以下、 Bi:5.0%以下、Nb:9.
5%以下、 Ta:9.5%以下、 Mo:9.5%以
下、W: 9.5%以下、 Sb:2.5%以下、 G
e:7.0%以下、Sn:3.5%以下、 Zr:5.
5%以下、 Ni:9.0%以下、Si:9.0%以
下、 Zn:1.1%以下、 Hf:5.5%以下。
【0014】次にRE−TM−B系熱間加工希土類磁石
は、Yを含む希土類元素(RE)の少なくとも1種と遷
移元素(TM)およびBを必須元素として含むものであ
り、REとしては前記RE−B−Fe系焼結希土類磁石
の構成元素として挙げたものが再び例示されるが、これ
らのうち最も高い磁気的性質はPrを用いたときに、得
られ易いので、実質的にはPrのみ、もしくはREのう
ち50%以上がPrであるものが好ましい。またDyや
Tb等の重希土類元素を少量併用することは、保磁力の
向上に有効である。
【0015】該RE−TM−B系熱間加工希土類磁石全
量中に占めるREの好ましい含有量は、8〜25%、よ
り好ましくは10〜20%、更に好ましくは12〜18
%の範囲である。REとTMおよびBを基本成分とする
磁石の主相はRE2 TM14B(たとえばPr2 Fe
14B)であるが、REが不足するとこの化合物が形成さ
れず、α鉄と同一構造の立方晶組織となるため良好な磁
気的特性(特に保磁率)が得られ難く、他方、REが多
過ぎると非磁性のREリッチ相が多くなって残留磁束密
度が低下傾向を示す様になる。
【0016】次にBの含有量は、2〜8%、より好まし
くは4〜6%が適当である。B量が不足する場合は、R
E−Fe系の菱面体となるため満足な保磁力が得られ難
く、逆に多過ぎるとたとえば非磁性のRE2 Fe4 B相
が析出して残留磁束密度が低くなる。
【0017】TMは40〜90%、より好ましくは65
〜90%が適当であり、TM量が不足すると残留磁束密
度が低くなり、また多過ぎると保磁力が不十分となる。
尚TMのうち最も代表的なものはFeであるが、その一
部をCoおよび/またはNiで代替することができる。
Coは磁石のキュリー点を上げるのに有効であり、基本
的には主相のFeサイトを置換してRE2 Co14Bを形
成するが、この化合物は結晶異方性磁界が小さく、Co
の代替量が多くなるにつれて磁石全体としての保磁力が
低下するので、Feの50%以下、より好ましくは20
%以下に抑えるのがよい。またNiの代替量が多くなる
と残留磁束密度が低下する傾向があるので、Feの8%
程度以下に抑えることが望まれる。
【0018】RE−TM−B系熱間加工希土類磁石の基
本的構成元素は上記の通りであるが、必要により更に他
の元素としてAg,Au,Al,Cu,Ga,Sn,P
t,Zn等の1種以上を含有させることにより保磁力を
更に高めることができ、その効果は0.2 %以上の添加で
有効に発揮される。しかし多過ぎると非磁性の粒界相が
増加して磁気特性の低下を招くので2%以下に抑えるべ
きである。
【0019】上記元素の中でも特にAg,Au,Al,
Cu,Pt,Sn,Znは結晶組織を微細化し、後述す
るような異方性付与のための熱間加工に伴う表面劣化層
の生成を抑制する作用があり、例えば3mm程度の薄肉形
状のものであっても優れた磁気特性を持った磁石を与え
るという効果を発揮する。
【0020】かくして得られるRE−TM−B系合金
を、好ましくは800℃以上の温度で熱間加工して配向
させると、異方性の永久磁石が得られる。尚このRE−
TM−B系熱間加工希土類磁石は、耐食性や磁気特性に
おいて前述のRe−B−Fe系焼結希土類磁石よりも優
れた効果を有しているので特に好ましい。
【0021】本発明では、上記のようなRE−B−Fe
系焼結希土類磁石もしくはRE−TM−B系熱間加工希
土類磁石に対し、上記各処理を施すことによって、高耐
食性の永久磁石を得ることができる。即ち上記の磁石合
金は、その中に含まれる酸素や希土類元素酸化物の量が
非常に少なく、且つ耐食性に優れた複合酸化物が強固に
形成されるので、表面保護効果が遺憾なく発揮される。
その結果、本発明の希土類磁石は卓越した耐食性を示
し、高レベルの磁気特性を長期間に亘って維持し得るも
のとなる。
【0022】
【実施例】
実施例1 純度99.9%の鉄粉、純度99.9%のフェロボロン
合金および純度99.7%以上のNdを原料とし、これらを
配合して高周波溶解した後水冷銅鋳型を用いて鋳造し、
組成がNd147 Fe79の鋳塊を得た。この鋳塊をスタ
ンプミルで粗粉砕した後ボールミルで微粉砕し、粒径が
2.8〜8μmの微粉末を得た。この微粉末を金型に装
入して、10KOeの磁界中で配向させると共に1.5
t/cm2 の圧力で成形した。
【0023】この成形体を、Ar雰囲気中1000℃で
1時間焼結した後放冷し、その後Ar雰囲気中600℃
で2時間時効処理することにより希土類磁石を得た。得
られた磁石より20mm×30mm×3mmサイズの試
験片を切り出し、表面研磨(No.150)およびアセ
トン脱脂後、表1に示す条件で酸化皮膜層を形成した。
また従来法に準拠し、ワット浴を用いて電流密度8A/
dm2 でNiめっきを行なったものを比較例として示し
た。
【0024】上記処理の後夫々着磁処理を行ない、下記
の初期磁気特性を有する供試材を得た。 残留磁束密度(Br)=12.5KG 保磁力(iHc)=12.0KQe エネルギー積(BH)max =35.0MGOe 得られた各供試材について下記の方法で耐食性試験を行
なった。 (耐食性試験)供試材を125℃×85%RHの恒温恒
湿雰囲気に50時間放置した後、外観(目視観察)、密
着性(JIS K 5400:碁盤目テープ法)および
磁気特性を調べた。その結果を表1に一括して示す。
【0025】
【表1】
【0026】表1からも明らかであるように、実施例
(No.1〜6)では耐食性試験後の外観変化および密
着性の低下は全く見られず、磁気特性も試験前の値をそ
のまま維持しているのに対し、比較例(No.7,8)
では発錆による外観劣化および密着性(めっき密着性)
の低下が著しく、また磁気特性もかなり低下している。
【0027】実施例2 純度99.9%の電解鉄と純度99.9%のフェロボロ
ンおよび純度99%以上のPrを原料とし、これらを配
合した後高周波溶解後水冷銅鋳型を用いて表2に示す組
成の鋳塊を得た。この鋳塊を切断して鉄製カプセルに封
入し、950℃にて全圧下率76%の熱間圧延を行なっ
た後、1000℃×6時間および480℃×2時間の条
件で熱処理することにより、表2に示す磁気特性の希土
類磁石を得た。この磁石より20mm×30mm×3m
mの試験片を切り出し、表面研磨(No.150)およ
びアセトン脱脂の後、実施例1と同様にして表3に示す
酸化処理を施し、以下実施例1と同様にして着磁処理お
よび耐食性試験を行なった。その結果を表3に示す。
【0028】
【表2】
【0029】
【表3】
【0030】表2,3に示した供試材は、いずれも本発
明の規定要件を満たすものであり、耐食性試験後の外観
劣化および密着性の低下並びに磁気特性の低下は全く認
められない。
【0031】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、R
E−B−Fe系焼結希土類磁石またはRE−TM−B系
熱間加工希土類磁石に対して、上記各処理を施すことに
よって耐食性を著しく高めることができ、優れた磁気特
性を長期間維持する高耐食性のRE−B−Fe系焼結希
土類磁石またはRE−TM−B系熱間加工希土類磁石を
提供し得ることになった。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 RE−B−Fe系焼結希土類磁石または
    RE−TM−B系熱間加工希土類磁石(REは希土類元
    素の1種以上、TMは遷移元素の1種以上をそれぞれ表
    わす)を、酸化性雰囲気下にて200〜500℃で加熱
    することを特徴とする高耐食性希土類磁石の製造方法。
  2. 【請求項2】 RE−B−Fe系焼結希土類磁石または
    RE−TM−B系熱間加工希土類磁石(REは希土類元
    素の1種以上、TMは遷移元素の1種以上をそれぞれ表
    わす)を、アルカリ性溶液中にて陽極電解することを特
    徴とする高耐食性希土類磁石の製造方法。
JP4069412A 1992-02-18 1992-02-18 高耐食性希土類磁石の製造方法 Withdrawn JPH05226129A (ja)

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