JPH09246027A

JPH09246027A - 耐塩水性にすぐれたＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石

Info

Publication number: JPH09246027A
Application number: JP8081039A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Yoshimura; 吉村　　公志; Fumiaki Kikui; 文秋菊井; Masako Suzuki; 雅子鈴木
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1996-03-08
Filing date: 1996-03-08
Publication date: 1997-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】エレベーター用モーターの永久磁石に求めら
れる特に耐塩水性にすぐれたＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の
提供。【解決手段】Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石表面に特定の所
定膜厚みの下地金属層を介して、蒸着重合法によりポリ
イミド樹脂にて被履することにより、耐塩水性にすぐれ
たエレベーター用永久磁石等の苛酷な用途に提供でき、
モーターの小型軽量化に寄与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系
永久磁石の改良に係り、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石表面に
所定膜厚みの下地金属層を介して、蒸着重合法によりポ
リイミド樹脂にて被履し、エレベーター用モーターに求
められる３０年保証等の高耐久性を満足する極めて高い
耐塩水性と耐熱性を達成し、且つ磁気特性の経年変化の
少ないＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石は、実用化され
ている磁石の中で最もすぐれた磁気特性を有するが、耐
食性及び磁気特性の温度特性が悪いという欠点があり、
耐食性改善のため磁石表面にＮｉめっき層を被履するこ
とが提案（特開昭６０−６３９０２号）されている。

【０００３】一方、エレベーター用磁石に要求される３
０年保証等の高耐久性を要求される用途では、使用環境
が高温多湿でかつ温度変化が激しく、機械油に含有され
る塩素イオンがガス体として発生したり、例えば海岸近
辺での使用が想定されるなど、最も過酷な耐食性条件で
ある耐塩水性試験におけるすぐれた耐食性を必要とされ
るが、前記Ｎｉめっき層あるいは樹脂層を被覆すること
により耐食性は改善されても、エレベーター用磁石など
の用途には使用できない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】最近、鉄心の磁極面と
アクチュエータの磁極面にそれぞれＮｉめっき層上に高
耐摩耗性被膜としてポリイミド樹脂を蒸着重合法にて被
履することが提案（特開平３−２７６５３２号）されて
おり、この方法はリレーの対向磁極面の耐摩耗性の改善
向上させることが可能であるが、前記のエレベーター用
磁石に要求される３０年保証等の高耐久性を要求される
用途では、十分な耐塩水性が得られない。

【０００５】また、発明者らは、磁石表面にポリイミド
樹脂を直接蒸着重合法にて被履する場合、重合反応後、
常圧下で蒸着重合時及びイミド化処理時に磁石表面に水
分を生成して、前記水分と磁石表面が反応して磁石表面
へのポリイミド樹脂の密着性を阻害する問題があること
を知見した。

【０００６】この発明は、特に、エレベーター用モータ
ーの永久磁石等に求められる３０年保証等の高耐久性を
満足する極めて高い耐塩水性と耐熱性を有し、磁気特性
の経年変化の少ないＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の提供を目
的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】発明者らは、磁気特性の
すぐれたＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石をエレベーター用モー
ター等に使用するため、極めて高い耐塩水性が得られる
被覆について、種々検討した結果、磁石表面を厚膜の金
属膜で被覆した後、ポリイミド樹脂により被履すること
により、すぐれた磁気特性を具備するとともに、耐塩水
性が大きく改善向上することを知見した。

【０００８】しかしながら、前記したごとく磁石表面に
ポリイミド樹脂を直接蒸着重合法にて被履する場合、磁
石表面に水分を生成してポリイミド樹脂の密着性を阻害
する問題があり、更に高耐久性を満足する耐塩水性と耐
熱性を満足するため、検討を加えた結果、磁石表面をイ
オンスパッター法等により清浄化した後、前記磁石体表
面にめっき法あるいはイオンプレーティング法、イオン
スパッタリング法、蒸着等の気相薄膜形成法により、Ｒ
−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石との密着性及びポリイミド樹脂と
の密着性の良好な特定膜厚のＡｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｚｎ、
Ｓｎ、Ｆｅ等の金属または合金被膜による下地金属膜を
形成後、その上にポリイミド樹脂を蒸着重合により形成
することにより、目的とする耐塩水性にすぐれたＲ−Ｆ
ｅ−Ｂ系永久磁石が得られることを知見し、この発明を
完成した。

【０００９】すなわち、この発明は、主相が正方晶から
なるＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石体表面に、膜厚３．０μｍ
〜１０．０μｍの下地金属膜を介して膜厚２．０μｍ〜
１０μｍのポリイミド膜を積層することを特徴とする耐
塩水性と耐熱性にすぐれたＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石であ
る。また、この発明は、上記の構成において、下地金属
層は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｆｅおよびその
合金である耐塩水性と耐熱性にすぐれたＲ−Ｆｅ−Ｂ系
永久磁石を併せて提案する。

【００１０】

【発明の実施の形態】この発明において、清浄化した磁
石表面に設ける下地金属膜の厚みを３．０μｍ〜１０．
０μｍに限定した理由は、３．０μｍ未満では十分なる
高い耐塩水性は得られず、１０．０μｍを越えると効果
的には問題ないが、下地膜としてコスト上昇を招来し
て、実用的でなく好ましくないので、下地金属膜厚は
３．０μｍ〜１０．０μｍとする。好ましい金属膜厚は
６μｍ〜８μｍである。

【００１１】また、下地金属膜の成膜方法は、電解めっ
き法や無電解めっき法などのめっき法あるいはイオンプ
レーティング法、イオンスパッタリング法、蒸着等の気
相薄膜形成法でよい。この発明において、下地金属膜に
は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石との密着性及びポリイミド
樹脂との密着性の良好なＡｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｓ
ｎ、Ｆｅおよびその合金が好ましい。

【００１２】この発明においてポリイミド樹脂の厚みを
２．０μｍ〜１０μｍに限定した理由は、２．０μｍ未
満では被覆が十分でなく、耐塩水性にすぐれた被膜が得
られず、１０μｍを越えると効果上は問題ないが、製造
コスト上昇を招来するので実用的でなく、好ましくな
い。

【００１３】この発明において、蒸着重合する真空容器
の真空度を１Ｐａ〜１０^-3Ｐａに限定した理由は、１Ｐ
ａを越えると重合反応が不均一となり膜質が劣化し、ま
た、１０^-3Ｐａ未満ではモノマーの蒸発がきわめて少な
く、安定した重合反応が生じないので好ましくないこと
による。また、蒸着重合時の基板磁石の温度は、１５０
℃〜２００℃に設定するのが好ましく、１５０℃未満で
は磁石基板との密着が十分でなく、２００℃を越えると
磁石基板上での蒸着重合反応がすみやかに進行しないた
め、基板磁石の温度は１５０℃〜２００℃に設定すると
よい。

【００１４】この発明において、蒸着重合に用いる２種
類の原料モノマーは、芳香族カルボン酸二無水物、芳香
族ジアミンであり、芳香族カルボン酸二無水物としては
ピロメリット酸二無水物等があり、芳香族ジアミンとし
てはジアミノジフェニルエーテル、ｐ−フェニルジアミ
ン等が用いられる。また、真空容器内で２種類の原料モ
ノマーを２００℃〜２５０℃で加速蒸着する理由は、２
００℃未満では蒸発量が十分でなく、２５０℃を越える
と蒸発速度が大きすぎて膜厚制御が難しく、好ましくな
いことによる。

【００１５】また、この発明において、ポリイミド樹脂
を生成するイミド化温度は、２８０℃未満ではイミド化
反応が十分に進行せず、下地金属との密着性が十分でな
く、３８０℃を越えるとポリイミド樹脂が劣化して脆く
なり亀裂等が生じて剥離を発生するため２８０℃〜３８
０℃とする。

【００１６】この発明の永久磁石に用いる希土類元素Ｒ
は、組成の１０原子％〜３０原子％を占めるが、Ｎｄ、
Ｐｒ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｔｂのうち少なくとも１種、あるい
はさらに、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｔ
ｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙのうち少なくとも１種を含むものが
好ましい。また、通常Ｒのうち１種をもって足りるが、
実用上は２種以上の混合物（ミッシュメタル、ジジム
等）を入手上の便宜等の理由により用いることができ
る。なお、このＲは純希土類元素でなくてもよく、工業
上入手可能な範囲で製造上不可避な不純物を含有するも
のでも差支えない。

【００１７】Ｒは、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石における必
須元素であって、１０原子％未満では結晶構造がα−鉄
と同一構造の立方晶組織となるため、高磁気特性、特に
高保磁力が得られず、３０原子％を越えるとＲリッチな
非磁性相が多くなり、残留磁束密度（Ｂｒ）が低下して
すぐれた特性の永久磁石が得られない。よって、Ｒは１
０原子％〜３０原子％の範囲が望ましい。

【００１８】Ｂは、上記系永久磁石における必須元素で
あって、２原子％未満では菱面体構造が主相となり高い
保磁力（ｉＨｃ）は得られず、２８原子％を越えるとＢ
リッチな非磁性相が多くなり、残留磁束密度（Ｂｒ）が
低下するため、すぐれた永久磁石が得られない。よっ
て、Ｂは２原子％〜２８原子％の範囲が望ましい。

【００１９】Ｆｅは、上記系永久磁石において必須元素
であり、６５原子％未満では残留磁束密度（Ｂｒ）が低
下し、８０原子％を越えると高い保磁力が得られないの
で、Ｆｅは６５原子％〜８０原子％の含有が望ましい。
また、Ｆｅの一部をＣｏで置換することは、得られる磁
石の磁気特性を損うことなく、温度特性を改善すること
ができるが、Ｃｏ置換量がＦｅの２０％を越えると、逆
に磁気特性が劣化するため好ましくない。Ｃｏの置換量
がＦｅとＣｏの合計量で５原子％〜１５原子％の場合
は、（Ｂｒ）は置換しない場合に比較して増加するた
め、高磁束密度を得るために好ましい。

【００２０】また、Ｒ、Ｂ、Ｆｅの他、工業的生産上不
可避的不純物の存在を許容でき、例えば、Ｂの一部を
４．０ｗｔ％以下のＣ、２．０ｗｔ％以下のＰ、２．０
ｗｔ％以下のＳ、２．０ｗｔ％以下のＣｕのうち少なく
とも１種、合計量で２．０ｗｔ％以下で置換することに
より、永久磁石の製造性改善、低価格化が可能である。
さらに、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｂｉ、Ｎｂ、Ｔ
ａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｓｉ、
Ｚｎ、Ｈｆ、のうち少なくとも１種は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系
永久磁石に対してその保磁力、減磁曲線の角型性を改善
あるいは製造性の改善、低価格化に効果があるため添加
することができる。なお、添加量の上限は、磁石材料の
（ＢＨ）ｍａｘを２０ＭＧＯｅ以上とするには、（Ｂ
ｒ）が少なくとも９ｋＧ以上必要となるため、該条件を
満す範囲が望ましい。

【００２１】また、この発明の永久磁石は平均結晶粒径
が１〜８０μｍの範囲にある正方晶系の結晶構造を有す
る化合物を主相とし、体積比で１％〜５０％の非磁性相
（酸化物相を除く）を含むことを特徴とする。この発明
による永久磁石は、保磁力ｉＨｃ≧１ｋＯｅ、残留磁束
密度Ｂｒ＞４ｋＧ、を示し、最大エネルギー積（ＢＨ）
ｍａｘは、（ＢＨ）ｍａｘ≧１０ＭＧＯｅを示し、最大
値は２５ＭＧＯｅ以上に達する。

【００２２】この発明は、磁石表面をイオンスパッター
法等により清浄化した後、前記磁石体表面にめっき法あ
るいはイオンプレーティング法等の気相薄膜形成法によ
り、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石との密着性及びポリイミド
樹脂との密着性の良好な特定膜厚のＡｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、
Ｚｎ、Ｓｎ、Ｆｅ等の金属または合金被膜による下地金
属膜を形成後、その上にポリイミド樹脂を蒸着重合によ
り形成することにより、目的とする耐塩水性にすぐれ、
特にエレベーター用モーターに使用可能な高性能Ｒ−Ｆ
ｅ−Ｂ系永久磁石が得られることを特徴とする。

【００２３】

【実施例】１５Ｎｄ−１Ｄｙ−７０Ｆｅ−８Ｂ組成の鋳
造インゴットを粉砕し、微粉砕後に成形、焼結、熱処理
後に径１２ｍｍ×２ｍｍ寸法の磁石体試験片を得た。そ
の磁気特性を表１に示す。真空容器内を１×１０^-3Ｐａ
以下に真空排気し、Ａｒガス圧１０Ｐａ、−５００Ｖで
２０分間表面スパッターを行って、磁石体表面を清浄化
した後、表２に示すイオンプレーティング条件にて、磁
石体表面に表２に示すＴｉ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｆｅの
下地金属被膜層を形成した。なお、Ｎｉ下地被膜層は電
気めっき法にて形成した。

【００２４】真空容器内を１×１０^-2Ｐａの真空度に設
定し、１つの蒸発源としてピロメリット酸二無水物を２
２０℃で加熱するとともに、もう１つの蒸発源としてジ
アミノジフエニルエーテルを２１０℃で加熱して、さら
に磁石基板を１７０℃に加熱して、１．５時間処理を行
い、原料モノマーを磁石表面に蒸着重合させてポリアミ
ック酸被膜を生成させる。次に常圧下、窒素雰囲気で３
００℃で１時間加熱してイミド化処理を行い、ポリイミ
ド樹脂膜を生成させることにより、ポリイミド樹脂膜を
８μｍ厚に形成した。

【００２５】その後、得られたポリイミド樹脂膜を表面
に有する永久磁石試験片を、温度８０℃、相対湿度９０
％の条件下で１０００時間放置後に、並びに塩水噴霧試
験（ＪＩＳＺ２３７１、３４〜３６℃、５％中性Ｎａ
Ｃｌ溶液で試験）１５０時間後の表面発錆状況と磁気特
性を測定した。その測定結果を表３、表４に示す。

【００２６】比較例１実施例１と同一組成の磁石体試験片を実施例１と同一条
件にて表面清浄化した後、実施例１と同一条件にて磁石
表面にＡｌの下地金属被膜層を２μｍ形成し、その後ポ
リイミド樹脂膜を８μｍ厚に形成した。その後、実施例
１と同一の温度８０℃、相対湿度９０％の条件下で１０
００時間放置後および塩水噴霧試験（ＪＩＳＺ２３７
１）１５０時間後の表面発錆状況と磁気特性を測定し、
その結果を表３、表４に示す。

【００２７】比較例２実施例１と同一組成の磁石体試験片を電気めっき法でＮ
ｉ被膜層を２０μｍ形成した。その後、実施例１と同一
の温度８０℃、相対湿度９０％の条件下で１０００時間
放置後、および塩水噴霧試験（ＪＩＳＺ２３７１）１
５０時間後の表面発錆状況と磁気特性を測定し、その結
果を表３、表４に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】

【表３】

【００３１】

【表４】

【００３２】

【発明の効果】この発明によるＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石
は、本系永久磁石表面に特定の所定膜厚みの下地金属層
を介して、蒸着重合法によりポリイミド樹脂にて被履し
たことにより、実施例に示すごとく、すぐれた耐塩水性
と耐熱性を達成しており、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石が本
来有するすぐれた磁石特性を、エレベーター用永久磁石
等の苛酷な用途に提供でき、モーターの小型軽量化に寄
与することが可能である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主相が正方晶からなるＲ−Ｆｅ−Ｂ系永
久磁石体表面に、膜厚３．０μｍ〜１０．０μｍの下地
金属膜を介して膜厚２．０μｍ〜１０μｍのポリイミド
膜を有することを特徴とする耐塩水性にすぐれたＲ−Ｆ
ｅ−Ｂ系永久磁石。
【請求項２】下地金属層は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｚ
ｎ、Ｓｎ、Ｆｅおよびその合金である請求項１に記載の
耐塩水性にすぐれたＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石。