JPS60153109A

JPS60153109A - 永久磁石体

Info

Publication number: JPS60153109A
Application number: JP59009153A
Authority: JP
Inventors: Masao Togawa; 戸川　雅夫; Masato Sagawa; 佐川　真人; Setsuo Fujimura; 藤村　節夫
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1984-01-21
Filing date: 1984-01-21
Publication date: 1985-08-12
Also published as: JPH0422010B2

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】この発明は、Ｒ（ＲはＹを含む希土類元素のうち少なく
とも１種）、Ｂ、ＦＣを主成分とする円筒状の永久磁石
に係り、円筒状の径方向に磁気異方性を有して磁気特性
及び耐酸化性にすぐれた円筒状ラジアル異方性永久磁石
体に関する。

一般にモーターに使用する永久磁石体は、低出力用には
等方性円筒状磁石が使用され、高出力用には異方性弓形
磁石を円筒状に組立てて使用しているが、高出力用磁石
の組立て工程の簡略化のため、一体成形の円筒状永久磁
石がＭＯ・６ＦｅｔＯａ　（Ｍ　：Ｓｒ　、Ｂａ　、Ｐｂ）
のハードフェライトで提案されている。

また、近年の電気・電子機器の小形化、高効率化の要求
にともない、かかるモーターにおいても、小型化、軽量
化が要望されている。どころが、磁性の低いハードフェ
ライトの使用では、モーターの小型化、軽量化に限瓜が
あり、現在、磁気特性の最もすぐれている希土類Ｇｏ磁
石の適用化が検討されている。

しかし、この希土類Ｑ磁石は焼結体の強度が弱く、焼結
後に破損し易いなどの問題から、一体成形の円筒状ラジ
アル異方性永久磁石体を製造することが困難であり、モ
ーターの小型化、軽量化のための適用が困難であった。

この発明は、かかるモーター用の一体成形円筒状うシア
ル異方性永久磁石体において、すぐれた磁気特性を有し
、モーターの小形化及び軽量化が達成できる永久磁石体
を目的としている。

すなわち、この発明は、Ｒ（但しＲはＹを含む希土類元
素のうち少なくとも１種）１２原子％〜２０原子％、Ｂ
　４原子％〜２４原子％、Ｆｅ６５原子％〜８２原子％
を主成分とし、円筒状焼結体の径方向に放射状に磁気異
方性を自し、表面に耐酸化被膜層を被覆したことを特徴
とする永久磁石体である。

本発明者は先に、高価なＳｍやらを含有しない新しい高
性能永久磁石としてＦｅ−Ｂ−Ｒ系（ＲはＹを含む希土
類元素のうち少なくとも１種）永久磁石を提案したく特
願昭５７−１４５０７２号、特願昭５７−１６Ｇ６６３
号、特願昭５７−２００２０４号、特願昭５８−５８１
３号）。この永久磁石は、Ｒとしで陶や円を中心とする
資源的に豊富な軽希土類を用い、Ｆｅ、Ｂ、Ｒを主成分
として２５ＭＧＯｅ以上の極めて高いエネルギー積を示
ｔ、′ｔＪぐれた永久磁石である。

発明者はこの新規な永久磁石を使用して、高性能かつ小
型９軒ｍ化を達成した磁気回路が得られるように種々検
同した結果、平均粒度０．５〜５０庫の所要組成の磁石
原料粉末をダイス成形空間内に充填し、成形体の径方向
に放射状に磁場を印加しながら磁場中プレス成形し、そ
の後焼結し、さらに時効処理することにより、３ｒ１２
以上、　１ｌ−（ｃ１１以上、（ＢＨ）ｍａｘ３５以上
、抗折強度２５に９ｌｇ。

上の極めてすぐれた磁気特性及び強度を有する円筒状ラ
ジアル異方性永久磁石体が得られることを知見したもの
である。

しかしながら、上記のすぐれた磁気特性を有するＦｅ　
Ｂ　Ｒ光磁気異方性円筒状焼結体からなる永久磁石体は
主成分として、空気中で酸化し次第に安定な酸化物を生
成し易い希土類元素及び鉄を含有するため、磁気回路に
組込んだ場合に、磁石表面に生成する酸化物により、磁
気回路の出力低下及び磁気回路間のばらつきを惹起し、
また、表面酸化物の脱落による周辺機器への汚染の問題
があった。

そこで、かかる円筒状ラジアル異方性永久磁石体表面に
生成する酸化物を抑制するため、該表面に強固かつ安定
な耐酸化めっき層、樹脂層あるいは化成被膜層を被覆形
成するものである。

双手に、この発明による永久磁石体の組成限定理由を説
明する。

この発明の永久磁石体に用いる希土類元素Ｒは、イツト
リウム（Ｙ）を包含し軽希土類及び重希土類を包含する
希土類元素であり、これらのうち少なくとも１種、好ま
しくはＮｃｌ、Ｐｒ等の軽希土類を主体として、あるい
はＮｄ、’Ｐｒ等との混合物を用いる。

又、通例Ｒのうち１種をもって足りるが、実用トは２種
以上の混合物（ミツシュメタル、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、Ｓｍ、Ｙ、Ｌａ
、Ｃｅ、Ｇｄ等は他のＲ１特にＮｄ　、Ｐｒ等との混合
物として用いることができる。

なお、このＲは純梠土類元素でなくてもよく、■梨上入
手可能な範囲で製造上不可避な不純物を含有Ｊ−るもの
でも差支えない。

Ｒ（Ｙを含む希土類元素のうち少なくとも１種）は、新
規な上記系永久磁石体にｉＪ３’ｔノる、必須元素であ
って、１２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、２０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体が得られない。よって、希土類
元素は、１２原子％〜２０原子％の範囲とする。

また、Ｒの５０％以上を軽希土類金属が占めることが必
要である。また、Ｒの一部の１〜３０％を重希土類のＤ
ｙ、’Ｔｂ、Ｈｏ、Ｇｄ、Ｅｒ、Ｙｂのうち１種以上と
置換することは、保磁力及び最大エネルギー積の向上が
得られる。

Ｂは、新規な上記系永久磁石体にお【ノる、必須元素で
あって、４原子％未満では、菱面体組織となり、高い保
磁力（ｉＨｃ　）は冑られず、２４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、１ぐれた永久磁石体が得られない。

よって、Ｂは、４原子％〜２４原子％の範囲とする。

Ｆｅは、新規な上記系永久磁石体におい−Ｃ１必須元索
であり、６５原子％未満では残留磁束密度（Ｂｒ）が低
下し、８２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％〜８２原子％の含有とづる。

また、この発明による永久磁石体において、Ｆｅの一部
を６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ｌ”ｅの５０％を越えると、逆に磁気特性が劣化
づるため、好ましくない。

また、この発明による永久磁石体は、Ｒ，Ｂ。

「ｅの他、工業的生産上不可避的不純物の存在を許容で
きるが、Ｂの　一部を４．０原子％以下のＣ１３，５原
子％以下のＰ、２．５原子％以下のＳ、３．５原子％以
下のＣｕのうち少なくとも１種、合計量で４．０原ｒ％
以下で置換することにより、永久磁石体の製造性改善、
低価格化がｉＪ能である。

また、下記添加元素のうち少なくとも１種は、Ｒ−Ｂ−
Ｆｅ系永久磁石体に対してその保磁力等を改善あるいは
製造性の改善、低価格化に効果があるため添加する。し
かし、保磁力改善のための添加に伴ない残留磁束密度（
Ｂｒ　）の低下を招来するので、従来のハードフェライ
ト磁石の残留磁束密度と１０１等以上となる範囲での添
加が望ましい。

９．５原子％以上のへ見、４．５原子％以下の°「ｉ、
９．５原子％以下のＶ、８．５原子％以下のＣｒ、８．
０原子％以下のＭｎ、５原子％以下のＢ１１１２．５原
子％以下のＮｂ１１０．５原子％以下の’「ａ。

９．５原子％以下のＭＯ１９，５原子％以下のＷ１２．
５原子％以下の３ｂ、’７原子％以下のＧｅ、３．５原
子％以下の５Ｏ１５，５原子％以下のｌｒ、５．５原子
％以下のＨｆのうち少なくとも１種を添加含有、但し、
２種以上含有Ｊる場合は、その最大含有量は当該添加元
素のうち最大値を有するものの原子自分比％以下の含有
させることにより、永久磁石体の高保磁力化が可能にな
る。

また、この発明の永久磁石体用合金は、粒径が１〜１０
０ρの範囲にある正方晶系の結晶４！造を有する化合物
を主相とし、体積比で１％〜５０％の非磁性相（Ｍ化物
相を除く）を含むことを特徴とする。

この発明における耐酸化被膜層がめつき層の場合は、２
５μｎ以下の厚みの、Ｎ５　Ｃｕ、　Ｚｎ等の耐酸化性
を有する金属または合金のめつき、あるいはこれらの複
合めっきであればよく、めっき処理方法としては、無電
解めっきまたは電解めっき、あるいは前記めっきの併用
による方法でもよい。また、この発明における耐酸化性
めっき層は１本永久磁石体の磁気特性には何等の影響を
与えない。

また、耐酸化性めっき層の厚みは、２５ρを越える厚み
では、めっき膜の弾痕が劣化するとともに、製品の寸法
精度を得ることが困難になり、かつめっき処理時間に長
詩間を要し、コスト的にも好ましくないため、めっき層
厚みは２５μｎ以下とＪる必要がある。

例えば、仮下地、　ＮＬめつき、あるいはＮ１無電解め
っき下地、　ＮＬ電解めっき等の複合めっきの場合は、
５ρ〜１５１ＩＩＩ＋厚み、ＮＬめつき及び偽めっきの
場合は５Ｂｍ　〜１５７ｚｕ＋厚み、Ｚｎめつきの場合
は５μｍ１〜１５摩厚みのめつき層のとぎ、耐酸化性は
もちろん、強麿及びコスト面からも最も好ましい。

また、耐酸化被膜層が耐酸化性樹脂層の場合、２５μｎ
以下の層厚みで、樹脂として、エポキシ樹脂、熱硬化型
アクリル樹脂、アルキド樹脂、メラミン樹脂、シリコン
樹脂等の塗料用合成樹脂あるいはこれら樹脂の複合樹脂
であればよく、さらに、防錆、塗膜補強改善の目的で、
上記樹脂に酸化亜鉛。

クロム酸亜鉛、鉛丹等の防錆用顔料を樹脂量に題して８
０％以−ト含有させたり、ベンゾトリアゾールを含有す
る場合は樹脂量に対して１％以下の含有でもよい。

また、耐酸化性化成被膜からなる耐酸化被膜層の場合は
、燐酸亜鉛、燐酸マンガン等の燐酸塩被膜あるいはクロ
ム酸塩被膜が好ましく、さらにこれら化成被膜表面に、
塗料あるいは樹脂層を被覆してもよい。この発明におい
゛Ｃ１化成被膜厚みは、燐酸塩被膜の場合は３μＩＩ〜
１０項、クロム酸塩被膜の場合は２μｎ〜５席が好まし
い。

以下に、この発明による実施例を示しその効果を明らか
にづる。

実施例１出発原料として、純度９９．９％の電解鉄、８１９．４
％を含有し残部はＦｅ及び＃、Ｓ５Ｃ等の不純物からな
るフェロボロン合金、純度９９．７％以上のＭを使用し
、これらを高周波溶解し、その後水冷銅鋳型に鋳造した
。

その後インボッ１〜を、スタンプミルにより３５メツシ
ユスルーまでに粗粉砕し、次にボールミルにより３時間
粉砕し、粒度３〜１０ｐ１の微粉末を得た。

この微粉末を金型に挿入し、１０ＫＯｅの磁界中で配向
し、２　ｔＪの圧力で、外径６７ｍｍＸ内径５２ｍｍｘ
高さ１３　ｍ１１１寸法の円筒体に成形した。

得られた成形体を、１１００℃、１時間、　Ａｒ中、の
条件で焼結し、その後放冷し、さらにＡｒ中ので６００
℃、２１１６間の時効処理を施して、この発明による円
筒状ラジアル異方性永久磁石体を作製した。

このとぎの磁石体成分組成は、１５ｔＶｋｌ−８Ｅ＋　
−７７Ｆθであった。

得られた永久磁石体から１３ｍｍＸ　８ｍｍＸ　６ｍｍ
’％Ｊ法に試験片を切り出し、第１表に示すめっき条件
で各試験片にめっき処理し、めっぎ後の各試料の磁気特
性、耐酸化性、接着強度を測定した。結果は第２表に示
ず。

！１２表の耐酸化性は、上記試験片を６０℃の温度。

９０％の湿度の雰囲気に３日間放置した場合の、試験片
の酸化増量、酸化ｌ！厚をもって評価した。なお、酸化
膜厚みは酸化膜の最大厚みで表わしである。

また、接着強度は、めっき処理後の上記試験片を、保持
板にアラルダイｌ−Ａ　Ｗ−１０６（商品名〉なる接着
剤で接着した後、試験片にアムスラー試験機により剪断
力を加えて、単位面積当りの接着強度を測定した。

なお、第３表に比較のため、本発明の実施例と同一成分
の無めつぎ試料を酸化試験として、上記と同一の６０℃
、湿度９０％の雰囲気中に、１日間。

２日間、３日間放置した場合の各試料の酸化増量及び酸
化膜厚みで評価しである。

第２表、第３表より明らかなように、無めっき試料は短
期間の酸化試験で、磁石体合金の表面に酸化被膜が生成
し、時間の軽重とともに酸化は内部に進行して磁気特性
が劣化しており、また、磁気回路に組込まれた磁石体の
酸化に伴なう酸化被膜の増大は、磁気回路の空隙を益々
狭くし、最終的には前記空隙部は０となり、磁気回路の
出力低下、ざらには作動困難を来たすが、この発明によ
る永久磁石体は、耐酸化性にすぐれており、磁気回路等
に組込んだ場合に出力特性の安定化及び信頼性の向上に
ぎわめで有効なことが分かる。

以下余白第１表以下余白

Claims

【特許請求の範囲】

Ｉ　Ｒ（但しＲはＹを含む希土類元素のうち少なくとも
１種）１２原子％〜　２０原子％、Ｂ４４原子〜２４原
子％、Ｆｅ６５原子％〜８２原子％を主成分とし、円筒
状焼結体の径方向に放射状に磁気異方性を有し、表面に
耐酸化被膜層を被覆したことを特徴とする永久磁石体。