JPS6063901A - 耐酸化性のすぐれた永久磁石 - 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】 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、Ｆｅを主成分とづる永久磁石に係り、
永久磁石の耐酸化性を改善した希土類・ボＩ」ン・鉄系
永久磁石に関“りる。

永久磁石（Ａ斜は、一般家庭の各種電気製品から、大型
コンピュータの同辺端末機器まぐ、幅広い分野Ｃ使用さ
れる極めて重要な電気・電子材料の一つである。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、
永久磁石材料は益々高性能化がめられるようになった。

現在の代表的な永久磁石材料は、アルニコ、ハードフェ
ライトおよび希土類コバルト磁石である。

近年のコバルトの原料事情の不安定化に伴ない、コバル
トを２０〜３０ｗｔ％含むアルニコ磁石の需要は減り、
鉄の酸化物を主成分とする安価なハードフェライトが磁
石材料の主流を占めるようになった。

一方、希土類コバルト磁石はコバルトを５θ〜６０Ｗ［
％も含むうえ、希土類鉱石中にあまり含まれＣいないＳ
ｍを使用するため大変高価であるが、他の磁石に比べて
、磁気特性が格段に高いため、主として小型で付加価値
の高い磁気回路に多用されるようになった。

そこで、本発明者は先に、高価なＳｍ　ｉ”Ｊ　Ｃｏを
合イラしない新しい高性能永久磁石とじＵＦＱ　−Ｂ　
−Ｒ系（ＲはＹを含む希土類元素のうち少なくとし１種
）永久磁石を提案した（特願昭５７−１４５０７２号）
。この永久磁石は、Ｒとして陶やＰｒを中心とＪる資源
的に豊富な軽希土類を用い、Ｆｅを主成分として２；）
Ｍ　Ｇ　Ｏｅ以上の極めて高いエネルギー積を示１’？
ｌぐれた永久磁石である。

しかしながら、上記の１ぐれた磁気特性を有ＪるＦｅ　
Ｂ　Ｒ系磁気異方性焼結体からなる永久磁すは主成分と
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、磁石表面に生成丈る酸化物により、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
。

この発明は、希土類・ボロン・鉄を主成分とする新規な
永久磁石の耐酸化性を改善した希土類・ボＩ」ン・鉄を
主成分とする永久磁石を目的どしている。

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）８原子％〜３０原子％、Ｂ２
原子％〜２８原子％、Ｆｅ４２原子％〜９０原子％を主
成分とし主相が正方晶相からなる永久磁石体表面に耐酸
化性樹脂層を有することを特徴づる永久磁石である。

この発明は、水系永久磁石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性樹脂層を形
成するものである。

この発明における耐酸化性樹脂層には、１ボキシ樹脂、
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、上記の樹脂中に、酸化亜鉛、クロム酸亜鉛、鉛
丹などの防錆用顔料を含有していてもよく、あるいはベ
ンゾトリアゾールを含有づるものでもよい。

この発明において、樹脂中に含有される上記の顔料は、
樹脂層に対して、８０％以下ぐよく、またベンゾトリア
ゾール量は樹脂量に対して、１％以下の含有でよい。

また、この発明において、永久磁石体表面に耐酸化性樹
脂層の被膜方法としては、スプレー法、浸漬法等により
塗布したのち、焼きイ１りるものであるが、この樹脂層
は５ρ以上あればよく、２５．ｍｎを越えると製品の寸
法精度を得ることが困難どなるため、２５泊以下の厚み
とする必要がある。

したがって、この発明の永久磁石は、Ｒとして１１＆Ｉ
ｔ’＋円を中心とする資源的に豊富な軽希土類を主ニ用
イ、Ｆｅ、Ｅｌ、　Ｒ，を主成分とすることにより、２
５ＭＧＯ８以上の極めて高いエネルギー積並びに、高残
留磁束密瓜、高保持力を有し、がっ高い耐酸化性を有す
る、すぐれた永久磁石を安価に得ることができる。

また、この発明の永久磁石用合金は、粒径が１〜１００
μｍ１の範１１１１にある正方品系の結晶構造を右する
化合物を主相とＪるもので、体積比で１％〜５０％の非
磁性相（Ｍ生物相を除く）を含むことを特徴とジる１゜ 以下に、この発明による永久磁石の組成限定理由を３２
明する。

この発明の永久（６石に用いる希土類元素Ｒは、イン１
−リウム（Ｙ）を包含し軽希土類及び重希土力゛１を包
含づる希土類元素であり、これらのうら少なくとも１種
、好ましくはＮｄ、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。すなわち、Ｒ
としては、 ネオジム（Ｎ（１）、ブラセＡジム（Ｐｒ）。

ランタン（Ｌａ）、セリウ１ｓ（ｃａ）。

デルピウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）。

ホルミウム（１−ｌｏ　）　、　Ｉルビラム（Ｅｒ）。

ユウロピウム（Ｅｕ）、ザマリウム（Ｓｍ　）　。

カドリニウム（Ｇ（り、ツリウム（ＴＩｌｌ）。

イッテルビウム（Ｙｂ）、ルデヂウム（１１１）。

イツトリウム（Ｙ）が包含される。

又、通例Ｒのうち１種をもって足りるが、実用」ニは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　、Ｃｃ　、Ｇｄ￥ｉは他の［く、特にＮｃｌ、Ｐ
ｒ等との混合物として用いることかできる。

なお、この［（は純希土類元素でなく　’シｂ　Ｊ、く
、工業上入手可能な範囲で製造上手ｉｊＪ避な不純物を
含有づ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にお（プる、必須冗素ぐあって、８
原子％未満では、結晶構造がα−鉄と同−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（［３ｒ）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、希土類元素は、８原
子％〜３０原子％の範囲とリ−る。

Ｂは、新規な上記系永久磁石にお【プる、必須元素であ
って、２原子％未満では、菱面体組織となり、高い保磁
力（叶（ｃ）は得られず、２８原子％を越えると、８リ
ツ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。よつ−
Ｃ，Ｂは、２原子％〜２８原子％の範囲とりる。

Ｆｅは、′ｔｒＩ規４シ１−記系永久磁石において、必
須元素であり、４２原子％未満ひは残留磁束密度（Ｂｒ
）が低下し、９０原子％を越えると、＾い保磁ノｊが行
られないので、Ｆｅは４２原子％〜９０原子％の含イｊ
とする。

また、この発明による永久磁石用合金において、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、温度特性を改善づることができるが、Ｃ
ｏ置換用がＦｅの１１０％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は、　Ｒ，［３゜１”ｅ
の他、工業的生産上不可避的不純物の存７Ｉを許容でき
るが、Ｂの　一部を４．０原子％以上のＣ１３，５原子
％以下のｐ、２．５原子％１メ下のＳ、３．５％以下の
ＣＵのうち少なくとも１種、合ｎ１ｍで４．０原子％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。

また、下記添加元素のうら少なくと５１種は、Ｒ−Ｅｌ
−Ｆｅ系永久磁石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力［同る。

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（Ｌ（１”をＩｌｌ来りるので、従来のハ
ードン１ライｔ−！４１右の残留磁束密度ど同等以上と
なる範囲での添加が望ましい。

９．５原子％以下のＡ文、４．５原子％以上の４１．９
．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［３ｉ、１２．５原
子％以下のＮｂ　１１０，５ＦＡ子％以下のｌ−ａ、９
．５原子％以下のＭＯ１９，５原子％以下のＷ、２．５
原子％以下のｓｂ、７原子％以下のＧＯ１３５原子％以
Ｔ；の３ｎ、５．５原子％以下のｌｒ。

５．５原子％以下のト１［のうち少なくとも１秤を添加
含有、但し、２種以上含有する場合は、その最大含有ｍ
は当該添加元素のうち最大値を有するものの原子百分比
％以下の含有させることにより、永久磁石の高保磁力化
が可能になる。

結晶相は主相が正方晶であることが、微細で均一な合金
粉末より、すぐれた磁気特性を右Ｊる焼結永久磁石を作
製づるのに不可欠である。

また、この発明の永久磁石は、ｆｉｔｉ場中プレス成型
り−ることにより磁気的異方性磁石が得られ、また、無
磁界中で／レス成型することにより、磁気的異方性磁石
をｌ＋７ることができる。

この発明による永久磁石は、保磁力＋）−１Ｇ≧１ＫＯ
ｅ、残留磁束＠度Ｂｒ　＞　４ＫＧ、を示し、最大エネ
ルギー栢（Ｂ　Ｈ）　ｍａｘはハードフェライトと同等
以」二どなり、最も好ましい組成範囲では、（Ｂ　Ｉ−
１）　ｍａｘ≧１０ＭＧＯｅを示し、最大値は２５Ｍ　
０００以上に達する。

また、この発明永久磁石用合金のＲの主成分がその５０
％以上を軽希土類金属が占める場合で、Ｒ１２原子％〜
２０原子％、Ｂ４４原子〜２４原子％、［０６５以上％
〜８２原子％、を主成分とりるとき、焼結磁石の場合最
もＪ゛ぐれた磁気特性を示し、特に軽希土類金属が陶の
場合には、（Ｂ　ｌ−ｌ　）　ｍａｘはイの最大値が３
３ＭＧＯｅ以上に達づる。

以下に、この発明による実施例を示しその効果を明らか
にする。

実施例１ 出発原お１として、純度９９．９％の電解鉄、９１９．
４％を含有し残部はＦｅ及び／Ｖ、ＳＬ、Ｃ等の不純物
からなるフェロボロン合金、純度９９．７％以上の陶を
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。

その後インゴットを、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３〜１０ｕ１の微粉末を得！＝。

この微粉末を金型に挿入し、１０ＫＯｅの磁界中で配向
し、１．５　ｔＪの圧力で成形した。

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６０
０℃、２時間の時効処理を施して、この発明による永久
ＶｄｔＥを作製した。

このときの成分組成は、１５．５Ｘ　−７，５Ｂ　−７
７Ｆｅであった。

得られた永久磁石から１５ｍｍＸ　１０ｍｍＸ　６ｍｍ
寸法に試験片を切り出し、ＫｉＡ片を第１表に示す樹脂
並びに塗膜条件で処理した。ついで各試料の磁気特性、
耐酸化性、接着強度及び寸法精度を測定した。

ぞの結果を第２表に示す。

’、ｒ　Ｊ５、耐酸化性試験は、上記試験片を６０°Ｃ
の温度、　９０％の湿１哀の雰囲気に３０間放置した場
合の、試験片の酸化増ｍをもって評価した。

また、接着強度試験は、塗膜処理後の上記試験片を、保
持板にアラルダイトＡＷ−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。また、
寸法精度は、処理後の試験片の寸法を測定し、その（最
大値）−＜最小値）−Ｒを以て表づ。

また、比較のため、本発明の実施例ど１０］−成ブ）の
試験片に塗膜処理することなく、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日間放置した揚台の各試料の酸化増母及び酸化膜
厚みで評価し、第３表に承り。

第２表、第３表より明らかなように、無塗膜処理試料は
短期間の酸化試験で、磁石合金の表面に酸化被膜が生成
し、時間の経過とともに酸化は内部に進行して磁気特性
が劣化し、また、磁気回路に組込まれた磁石の酸化に伴
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Ｏとなり、磁気回路の出力低下
、さらには作動困難を来たすが、この発明にＪ、る永久
磁石は、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ｆｉ竹の向ｔにきわめ
て有効なことが分かる。

第１表 以下余白 第２表 以下余白 第３表 以手余白

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　［＜（但しＲはＹを含む希土類元素のうち少なくと
   も１種）８原子％〜３０原子％、Ｂ　２原子％〜２８原
   子％、Ｆｅ４２原子％〜９０原子％を主成分とし主相が
   正方晶相からなる永久磁石体表面に耐酸化性樹脂層を有
   することを特徴する永久磁石。