JPWO2008020467A1 - 耐食性に優れた希土類永久磁石およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
耐食性に優れた希土類永久磁石であって、水素雰囲気中で加熱することにより水素化・相分解し、ついで同じく加熱状態で真空引きする脱水素・再結合する処理を施したR−T−B系またはR−T−B−M系磁石粉末を熱間圧縮して得られたR−T−B系またはR−T−B−M系永久磁石と、前記永久磁石の表面に形成された、RとFeを主成分とする複合酸化物(R,Fe)2O3の保護皮膜よりなる、希土類系永久磁石。ただし、RはYを含む希土類元素、TはFeあるいはFeの一部をCoで置換した成分、MはSi、Ga、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、Al、Ti、Vのうち1種または2種以上を示し、Bはボロン元素を示す。
Description
この発明は、耐食性に優れた希土類永久磁石およびその製造方法に関するものである。
R−T−B系永久磁石またはR−T−B−M系永久磁石(ただし、RはYを含む希土類元素、TはFeあるいはFeの一部をCoで置換した成分、MはSi、Ga、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、Al、Ti、Vのうち1種または2種以上を示し、Bはボロン元素を示す。以下同じ)などの希土類永久磁石の具体的な成分組成として、例えば、以下のような組成が知られている(特開2004−218042号公報参照)。
原子%で、Nd:13.0%、Dy:0.5%、Co:1.0%、B:6.5%、Zr:0.1%、Ga:0.4%を含有し、Fe:残部の組成。
原子%で、Nd:11.6%,Dy:1.8%,Pr:0.2%,B:6.1%を含有し、残部:Feの組成。
Nd:12.3%,Co:17.0%,B:6.5%,Zr:0.1%,Ga:0.3%を含有し、残部:Feの組成。
原子%で、Nd:13.0%、Dy:0.5%、Co:1.0%、B:6.5%、Zr:0.1%、Ga:0.4%を含有し、Fe:残部の組成。
原子%で、Nd:11.6%,Dy:1.8%,Pr:0.2%,B:6.1%を含有し、残部:Feの組成。
Nd:12.3%,Co:17.0%,B:6.5%,Zr:0.1%,Ga:0.3%を含有し、残部:Feの組成。
原子%で、Nd:11.5%,Dy:0.8%,Pr:0.2%,Co:7.0%,B:6.5%,Zr:0.1%,Ti:0.3%を含有し、残部:Feの組成。
原子%で、Nd:12.5%,Pr:0.5%,Co:18.0%,B:6.5%,Zr:0.1%,Ga:0.3%を含有し、残部:Feの組成。
原子%で、Nd:11.9%,La:0.4%,Co:14.7%,B:6.8%,Hf:0.1%,Si:0.3%,W:0.5%を含有し、残部:Feの組成。
原子%で、Nd:12.0%,Dy:2.0%,B:6.5%,Hf:0.1%を含有し、残部:Feの組成。
原子%で、Nd:12.3%,Dy:1.8%,Co:16.9%,B:6.6%,Zr:0.2%,Ga:0.3%,Al:0.5%を含有し、残部:Feの組成。
原子%で、Nd:11.0%,Pr:3.0%,Co:20.0%,B:6.5%,Si:0.1%,Ga:0.3%を含有し、残部:Feの組成。
原子%で、Nd:9.0%,Ce:4.0%,Co:10.0%,B:6.5%,Nb:0.4%を含有し、残部:Feの組成。
原子%で、Nd:12.5%,Pr:0.5%,Co:18.0%,B:6.5%,Zr:0.1%,Ga:0.3%を含有し、残部:Feの組成。
原子%で、Nd:11.9%,La:0.4%,Co:14.7%,B:6.8%,Hf:0.1%,Si:0.3%,W:0.5%を含有し、残部:Feの組成。
原子%で、Nd:12.0%,Dy:2.0%,B:6.5%,Hf:0.1%を含有し、残部:Feの組成。
原子%で、Nd:12.3%,Dy:1.8%,Co:16.9%,B:6.6%,Zr:0.2%,Ga:0.3%,Al:0.5%を含有し、残部:Feの組成。
原子%で、Nd:11.0%,Pr:3.0%,Co:20.0%,B:6.5%,Si:0.1%,Ga:0.3%を含有し、残部:Feの組成。
原子%で、Nd:9.0%,Ce:4.0%,Co:10.0%,B:6.5%,Nb:0.4%を含有し、残部:Feの組成。
原子%で、Nd:8.0%,Dy:5.0%,Co:5.0%,B:6.5%,Zr:0.1%,Ta:0.4%を含有し、残部:Feの組成。
原子%で、Nd:11.4%,Dy:2.1%,Co:15.0%,B:7.0%を含有し、残部:Feの組成。
原子%で、Nd:12.2%,Tb:1.2%,Co:12.0%,B:7.5%,Ge:0.3%,Cr:0.1%を含有し、残部:Feの組成。
原子%で、Nd:11.3%,Pr:2.0%,Gd:1.0%,B:6.8%,V:0.3%,Cu:0.1%を含有し、残部:Feの組成。
原子%で、Nd:12.4%,Dy:1.0%,Co:8.0%,B:6.5%,Ni:0.1%,Mo:0.3%を含有し、残部:Feの組成。
原子%でNd:11.2%,Pr:2.0%,Co:11.2%,B:6.5%,Zr:0.1%,Ga:0.3%,C:0.2%を含有し、残部:Feの組成。
原子%で、Nd:11.4%,Dy:2.1%,Co:15.0%,B:7.0%を含有し、残部:Feの組成。
原子%で、Nd:12.2%,Tb:1.2%,Co:12.0%,B:7.5%,Ge:0.3%,Cr:0.1%を含有し、残部:Feの組成。
原子%で、Nd:11.3%,Pr:2.0%,Gd:1.0%,B:6.8%,V:0.3%,Cu:0.1%を含有し、残部:Feの組成。
原子%で、Nd:12.4%,Dy:1.0%,Co:8.0%,B:6.5%,Ni:0.1%,Mo:0.3%を含有し、残部:Feの組成。
原子%でNd:11.2%,Pr:2.0%,Co:11.2%,B:6.5%,Zr:0.1%,Ga:0.3%,C:0.2%を含有し、残部:Feの組成。
これら希土類永久磁石は、ハードディスクドライブのボイスコイルモータ、MRI(Magnetic Resonance Imaging)装置の磁気回路に使用され、また近年では通常の各種モータへの応用が進んでいる。
これらの成分組成を有する希土類永久磁石は、R−T−B系磁石粉末またはR−T−B−M系磁石粉末を成形したのち焼結するかまたは熱間圧縮することにより得られ、この希土類永久磁石は現在最強の磁石特性を示す。しかし、これらR、TおよびBを含みさらに必要に応じてMを含む希土類永久磁石は耐食性が劣るので実用においては電解Niメッキ、樹脂電着塗装などの表面処理を施してその表面にNiメッキ層または樹脂層を形成し、それによって耐食性を付与している(特開昭60−054406号公報、特開平10−256012号公報参照)。
これらの成分組成を有する希土類永久磁石は、R−T−B系磁石粉末またはR−T−B−M系磁石粉末を成形したのち焼結するかまたは熱間圧縮することにより得られ、この希土類永久磁石は現在最強の磁石特性を示す。しかし、これらR、TおよびBを含みさらに必要に応じてMを含む希土類永久磁石は耐食性が劣るので実用においては電解Niメッキ、樹脂電着塗装などの表面処理を施してその表面にNiメッキ層または樹脂層を形成し、それによって耐食性を付与している(特開昭60−054406号公報、特開平10−256012号公報参照)。
この希土類永久磁石を製造するためのR−T−B系磁石粉末またはR−T−B−M系磁石粉末を製造する方法として、下記(A)、(B)の手法が知られている。
(A)一つの方法では、R−T−B系磁石合金、またはR−T−B系合金にMを0.001〜5.0原子%含有したR−T−B−M系磁石合金をArガス雰囲気中で溶解して得られたR−T−B系磁石インゴットまたはR−T−B−M系磁石インゴットを機械的に粉砕して粒径:300μm以下の粗粉末を作製する。この粗粉末を水素雰囲気中で加熱することにより水素化・相分解し、ついで同じく加熱状態で真空引きすることにより脱水素・再結合する処理(以下、この処理をHDDR処理という)を施すことにより磁石粉末を製造する(この方法で得られた磁石粉末を以下「HDDR磁石粉末」という)。
(B)またR−T−B系磁石インゴットまたはR−T−B−M系磁石インゴットを粒径:3μm以下となるように機械粉砕することにより磁石粉末を製造する方法がある(この方法で得られた磁石粉末を以下「粉砕磁石粉末」という)、
(C)またR−T−B系磁石インゴットまたはR−T−B−M系磁石インゴットを再溶解して得られた溶湯をAr雰囲気中の単ロール液体急冷装置により超急冷合金箔片とすることにより磁石粉末を製造する方法がある(この方法で得られた磁石粉末を以下「超急冷磁石粉末」という)。
(A)一つの方法では、R−T−B系磁石合金、またはR−T−B系合金にMを0.001〜5.0原子%含有したR−T−B−M系磁石合金をArガス雰囲気中で溶解して得られたR−T−B系磁石インゴットまたはR−T−B−M系磁石インゴットを機械的に粉砕して粒径:300μm以下の粗粉末を作製する。この粗粉末を水素雰囲気中で加熱することにより水素化・相分解し、ついで同じく加熱状態で真空引きすることにより脱水素・再結合する処理(以下、この処理をHDDR処理という)を施すことにより磁石粉末を製造する(この方法で得られた磁石粉末を以下「HDDR磁石粉末」という)。
(B)またR−T−B系磁石インゴットまたはR−T−B−M系磁石インゴットを粒径:3μm以下となるように機械粉砕することにより磁石粉末を製造する方法がある(この方法で得られた磁石粉末を以下「粉砕磁石粉末」という)、
(C)またR−T−B系磁石インゴットまたはR−T−B−M系磁石インゴットを再溶解して得られた溶湯をAr雰囲気中の単ロール液体急冷装置により超急冷合金箔片とすることにより磁石粉末を製造する方法がある(この方法で得られた磁石粉末を以下「超急冷磁石粉末」という)。
これらHDDR磁石粉末および超急冷磁石粉末は熱間圧縮して、また粉砕磁石粉末は液相焼結してそれぞれ希土類永久磁石を製造することができるが、使用する原料粉末の種類によって希土類永久磁石の組織が顕著に相違する。例えば、前記HDDR磁石粉末を原料粉末として得られた希土類永久磁石(以下、HDDR粉磁石という)は、平均結晶粒径が0.1〜1μmのR2T14B型金属間化合物相が集合した再結晶組織を主相とし、R−rich相がR2T14B型金属間化合物相の平均結晶粒径の10倍以上の間隔で不連続的にまばらに分散している組織を有している。
前記粉砕磁石粉末を原料粉末として得られた希土類永久磁石(以下、粉砕粉磁石という)は、主相のR2T14B型金属間化合物相の粒径が10μmレベルであり、R−rich相は主相のR2T14B型金属間化合物相の周囲を連続的に包む形態で存在している。
前記超急冷磁石粉末を原料粉末として得られた希土類永久磁石(以下、超急冷粉磁石という)は、主相のR2T14B型金属間化合物相の粒径が10〜50nmのレベルであり、R−rich相は主相のR2T14B型金属間化合物相の周囲を連続的に包む形態で存在している。
前記粉砕磁石粉末を原料粉末として得られた希土類永久磁石(以下、粉砕粉磁石という)は、主相のR2T14B型金属間化合物相の粒径が10μmレベルであり、R−rich相は主相のR2T14B型金属間化合物相の周囲を連続的に包む形態で存在している。
前記超急冷磁石粉末を原料粉末として得られた希土類永久磁石(以下、超急冷粉磁石という)は、主相のR2T14B型金属間化合物相の粒径が10〜50nmのレベルであり、R−rich相は主相のR2T14B型金属間化合物相の周囲を連続的に包む形態で存在している。
前述のように、希土類永久磁石は各種モータへの応用が進んでいる一方で、各種モータはますます超小型化しており、そこで使用される希土類永久磁石も超小型化されている。かかる超小型化されたモータの永久磁石部品の表面を保護するために従来から電解Niメッキ層または樹脂層などを保護皮膜として形成している。しかし、これら電解Niメッキ層または樹脂層はある程度の耐食性は確保できるものの、十分な耐食性を確保するにはその厚さを厚くしなければならない。他方、電解Niメッキ層または樹脂層を厚くすると、前述の超小型化されたモータに使用される永久磁石部品の保護皮膜が占める部分が多くなり、モータの超小型化に限界が生じる。そのために希土類永久磁石の耐食性を確保できる一層薄い保護皮膜が求められていた。
そこで、本発明者等は、一層耐食性に優れた希土類永久磁石を製造すべく研究を行い、以下(a)、(b)に記載する結果が得られた。
(a)HDDR磁石粉末を熱間圧縮して作製したHDDR粉磁石を中性電解質溶液に浸漬して負電位を印加することにより形成されたR(ただし、RはYを含む希土類元素を示す)とFeを主成分とする複合酸化物(R,Fe)2O3の保護皮膜は、緻密で希土類永久磁石基体との密着性に優れており、この保護皮膜は従来の電解Niメッキや樹脂塗装による保護皮膜に比べて格段に優れた耐食性を付与することができる、
(b)前記密着性に優れた(R,Fe)2O3の保護皮膜の形成は、HDDR粉磁石のみに見られる現象であり、他の粉砕粉磁石および超急冷粉磁石を同様に中性電解質溶液に浸漬して負電位を印加しても保護皮膜の形成は起らない、という研究結果が得られたのである。
(a)HDDR磁石粉末を熱間圧縮して作製したHDDR粉磁石を中性電解質溶液に浸漬して負電位を印加することにより形成されたR(ただし、RはYを含む希土類元素を示す)とFeを主成分とする複合酸化物(R,Fe)2O3の保護皮膜は、緻密で希土類永久磁石基体との密着性に優れており、この保護皮膜は従来の電解Niメッキや樹脂塗装による保護皮膜に比べて格段に優れた耐食性を付与することができる、
(b)前記密着性に優れた(R,Fe)2O3の保護皮膜の形成は、HDDR粉磁石のみに見られる現象であり、他の粉砕粉磁石および超急冷粉磁石を同様に中性電解質溶液に浸漬して負電位を印加しても保護皮膜の形成は起らない、という研究結果が得られたのである。
この発明は、かかる研究結果に基づいてなされたものであって、
(1)HDDR磁石粉末を熱間圧縮して得られたHDDR粉磁石の表面に、複合酸化物(R,Fe)2O3の保護皮膜が形成されている耐食性に優れた希土類永久磁石、および
(2)HDDR磁石粉末を熱間圧縮して得られたHDDR粉磁石を中性電解質水溶液に浸漬してHDDR粉磁石に負電位を印加する耐食性に優れた希土類永久磁石の製造方法、に特徴を有するものである。
(1)HDDR磁石粉末を熱間圧縮して得られたHDDR粉磁石の表面に、複合酸化物(R,Fe)2O3の保護皮膜が形成されている耐食性に優れた希土類永久磁石、および
(2)HDDR磁石粉末を熱間圧縮して得られたHDDR粉磁石を中性電解質水溶液に浸漬してHDDR粉磁石に負電位を印加する耐食性に優れた希土類永久磁石の製造方法、に特徴を有するものである。
本発明の希土類永久磁石の製造に使用する原料粉末としては、R−T−B系磁石インゴットまたはR−T−B−M系磁石インゴットを機械的に粉砕して得られた粗粉末を用いることができる。ただし、RはYを含む希土類元素、TはFeあるいはFeの一部をCoで置換した成分、MはSi、Ga、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、Al、Ti、Vのうち1種または2種以上を示し、Bはボロン元素を示す。この粗粉末を水素雰囲気中で加熱することにより水素化・相分解し、ついで同じく加熱状態で真空引きすることにより脱水素・再結合する処理(以下、この処理をHDDR処理という)を施すことにより、HDDR磁石粉末を製造できる。
この発明の前記(2)記載の耐食性に優れた希土類永久磁石の製造方法において使用する「中性電解質水溶液」は、中性塩、特にSO4イオンを含むNa2SO4、K2SO4、MgSO4、CaSO4の水溶液であることが好ましい。
前記粉砕粉磁石および超急冷粉磁石を中性電解質溶液に浸漬して負電位を印加しても保護皮膜の形成は起らない理由は下記のように説明できる。粉砕粉磁石および超急冷粉磁石はいずれもR−rich相が主相であるR2T14B型金属間化合物相の周囲を連続的に包む形態で存在している組織を有している。かかる組織を有する粉砕粉磁石および超急冷粉磁石を中性電解質溶液に浸漬してこれに負電位を印加すると、R−rich相が中性電解質溶液中に溶け出し、それにともなってR−rich相に包まれているR2T14B型金属間化合物相が中性電解質溶液中に脱落する。このR2T14B型金属間化合物相の脱落が負電位の印加中に次々に起こるために、主相であるR2T14B型金属間化合物相の表面に何らかの保護皮膜が形成されることはない。
他方、HDDR磁石粉末を熱間圧縮して得られたHDDR粉磁石はR−rich相がR2T14B型金属間化合物相を包囲することなく平均結晶粒径の10倍以上の間隔で不連続的にまばらに分散している組織を有している。そのため、R−rich相が中性電解質溶液中に溶け出しても、R2T14B型金属間化合物相が中性電解質溶液中に脱落することはなく、中性電解質溶液中に溶け出したR−rich相のRと主相R2T14B型金属間化合物相のFeが主相の表面で溶液中の酸素と反応し、複合酸化物(R,Fe)2O3の保護皮膜として析出し形成されるものと考えられる。
R2O3相を主体とする保護皮膜は従来の電解Niメッキや樹脂塗装による保護皮膜に比べて一層優れた耐食性を有するところから、保護皮膜を一層薄くすることができ、電気・電子機器の小型化にすぐれた効果をもたらすものである。
以下、本発明の一実施形態について説明する。
本発明の希土類永久磁石の製造に使用する原料粉末としては、R−T−B系磁石合金、またはR−T−B系合金にMを0.001〜5.0原子%含有したR−T−B−M系磁石合金をArガス雰囲気中で溶解して得られたR−T−B系磁石インゴットまたはR−T−B−M系磁石インゴットを機械的に粉砕して得られた粒径:300μm以下の粗粉末を用いることができる。ただし、RはYを含む希土類元素、TはFeあるいはFeの一部をCoで置換した成分、MはSi、Ga、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、Al、Ti、Vのうち1種または2種以上を示し、Bはボロン元素を示す。
なお上記R−T−B系磁石合金、またはR−T−B−M系磁石合金の組成は、既知の磁石合金の組成を用いることができる。好ましい組成としては、例えば原子%で、R:12〜15%、B:6〜7%、M:0.5〜2%、残部:Tの組成を挙げることができる。
本発明の希土類永久磁石の製造に使用する原料粉末としては、R−T−B系磁石合金、またはR−T−B系合金にMを0.001〜5.0原子%含有したR−T−B−M系磁石合金をArガス雰囲気中で溶解して得られたR−T−B系磁石インゴットまたはR−T−B−M系磁石インゴットを機械的に粉砕して得られた粒径:300μm以下の粗粉末を用いることができる。ただし、RはYを含む希土類元素、TはFeあるいはFeの一部をCoで置換した成分、MはSi、Ga、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、Al、Ti、Vのうち1種または2種以上を示し、Bはボロン元素を示す。
なお上記R−T−B系磁石合金、またはR−T−B−M系磁石合金の組成は、既知の磁石合金の組成を用いることができる。好ましい組成としては、例えば原子%で、R:12〜15%、B:6〜7%、M:0.5〜2%、残部:Tの組成を挙げることができる。
この粗粉末を水素雰囲気中で加熱することにより水素化・相分解し、ついで同じく加熱状態で真空引きすることにより脱水素・再結合する処理(以下、この処理をHDDR処理という)を施すことにより、HDDR磁石粉末を製造できる。
前記HDDR処理の好ましい条件としては、圧力:10〜1000kPaの水素ガス雰囲気中で500〜1000℃の範囲内の温度に昇温し保持することにより、前記粗粉末に水素を吸収させて主相を分解する水素吸収・分解処理を施し、次いで500〜1000℃の範囲内の所定の温度で到達圧0.13kPa以下の真空雰囲気に保持することにより強制的に水素を放出させて分解生成相を再結合させる脱水素・再結合処理を行う。
これらHDDR磁石粉末を熱間圧縮して製造された希土類永久磁石(以下、HDDR粉磁石という)は、平均結晶粒径が0.1〜1μmのR2T14B型金属間化合物相が集合した再結晶組織を主相とし、R−rich相がR2T14B型金属間化合物相の平均結晶粒径の10倍以上の間隔で不連続的にまばらに分散している組織を有している。
次に前記HDDR粉磁石を中性電解質水溶液に浸漬してHDDR粉磁石に負電位を印加することにより、磁石表面に複合酸化物(R,Fe)2O3の保護皮膜を形成することができる。
中性電解質水溶液は、中性塩、特にSO4イオンを含むNa2SO4、K2SO4、MgSO4、CaSO4の水溶液であることが好ましい。
HDDR粉磁石に印加される負電位は−1.3Vから-2.5Vが好ましい。
前記保護被膜の厚さは、0.5μm以上20μm以下が好ましい。厚さ0.5μm未満では、保護被膜としての十分な効果がえられない。他方、保護被膜は薄いことが好ましいので、好ましい範囲の上限を20μmとした。
前記HDDR処理の好ましい条件としては、圧力:10〜1000kPaの水素ガス雰囲気中で500〜1000℃の範囲内の温度に昇温し保持することにより、前記粗粉末に水素を吸収させて主相を分解する水素吸収・分解処理を施し、次いで500〜1000℃の範囲内の所定の温度で到達圧0.13kPa以下の真空雰囲気に保持することにより強制的に水素を放出させて分解生成相を再結合させる脱水素・再結合処理を行う。
これらHDDR磁石粉末を熱間圧縮して製造された希土類永久磁石(以下、HDDR粉磁石という)は、平均結晶粒径が0.1〜1μmのR2T14B型金属間化合物相が集合した再結晶組織を主相とし、R−rich相がR2T14B型金属間化合物相の平均結晶粒径の10倍以上の間隔で不連続的にまばらに分散している組織を有している。
次に前記HDDR粉磁石を中性電解質水溶液に浸漬してHDDR粉磁石に負電位を印加することにより、磁石表面に複合酸化物(R,Fe)2O3の保護皮膜を形成することができる。
中性電解質水溶液は、中性塩、特にSO4イオンを含むNa2SO4、K2SO4、MgSO4、CaSO4の水溶液であることが好ましい。
HDDR粉磁石に印加される負電位は−1.3Vから-2.5Vが好ましい。
前記保護被膜の厚さは、0.5μm以上20μm以下が好ましい。厚さ0.5μm未満では、保護被膜としての十分な効果がえられない。他方、保護被膜は薄いことが好ましいので、好ましい範囲の上限を20μmとした。
実施例1
Nd:13.0%、Dy:0.5%、Co:1.0%、B:6.5%、Zr:0.1%、Ga:0.4%、Fe:残部からなる組成(以上、原子%)の合金鋳塊を機械的に粉砕して粒径:300μm以下の粉末とし、この粉末を加熱炉に装入し、加熱炉内を0.4気圧の水素ガス雰囲気に保持したのち、加熱炉内の温度を室温から850℃に昇温し、引き続いて850℃に3時間保持して水素吸蔵処理した。そののち、前記粉末を真空雰囲気中、温度:850℃に1時間保持して脱水素処理し、さらに真空度:1×10-5Torrになるまで排気冷却し、その後、粉砕して平均粒径:200μmのHDDR磁石粉末を作製した。このHDDR磁石粉末を磁界:13kOe,圧力:200MPaで磁界中成形して成形体を作製し、この成形体をAr雰囲気中、800℃、圧力:150MPaの条件で熱間圧縮することにより真密度のHDDR粉磁石ブロックを作製した。得られたHDDR粉磁石ブロックを切断し、研磨することにより10×10×2mmの寸法を有するHDDR粉磁石試料を作製した。
Nd:13.0%、Dy:0.5%、Co:1.0%、B:6.5%、Zr:0.1%、Ga:0.4%、Fe:残部からなる組成(以上、原子%)の合金鋳塊を機械的に粉砕して粒径:300μm以下の粉末とし、この粉末を加熱炉に装入し、加熱炉内を0.4気圧の水素ガス雰囲気に保持したのち、加熱炉内の温度を室温から850℃に昇温し、引き続いて850℃に3時間保持して水素吸蔵処理した。そののち、前記粉末を真空雰囲気中、温度:850℃に1時間保持して脱水素処理し、さらに真空度:1×10-5Torrになるまで排気冷却し、その後、粉砕して平均粒径:200μmのHDDR磁石粉末を作製した。このHDDR磁石粉末を磁界:13kOe,圧力:200MPaで磁界中成形して成形体を作製し、この成形体をAr雰囲気中、800℃、圧力:150MPaの条件で熱間圧縮することにより真密度のHDDR粉磁石ブロックを作製した。得られたHDDR粉磁石ブロックを切断し、研磨することにより10×10×2mmの寸法を有するHDDR粉磁石試料を作製した。
さらに、ポテンショスタットによる定電位分極回路、対極となるリング状Ptを底面に備えさらに回転電極を備えた電解槽、および恒温槽からなる装置を用意し、濃度:0.176kmol/m3のNa2SO4水溶液を電解槽に充填し、恒温槽により前記Na2SO4水溶液を温度:25℃に保持した。さらに、試料の電位を電気化学的に規定するためにAg/AgCl(3.33kmol/m3KCl)の電極を照合電極として設け、電解槽と塩橋を用いて連結した。なお、脱酸素のために処理中は窒素ガスを通気した。
かかる状態で前記HDDR粉磁石試料を回転電極の一面に固定し、HDDR粉磁石試料を回転させながら電位:−1.8VをHDDR粉磁石試料に30分間印加し、回転電極からHDDR粉磁石試料を外し、反対面を固定して同じ処理を30分実施することにより表面処理を行なった。その結果、HDDR粉磁石試料の表面に皮膜が形成されていることが確認された。
この皮膜は、X線マイクロアナライザーにより(Nd、Dy)−richであることが確認され、X線光電子分光により(Nd、Dy、Fe)2O3であることが確認された。さらに試料断面の走査型電子顕微鏡観察により、この皮膜の平均厚さが10μmであることが確認された。
この表面に皮膜が形成されているHDDR粉磁石試料を温度:80℃、湿度:90%RHで2000時間保持することにより発錆試験を行なったところ錆は発生しなかった。さらにこの表面に皮膜が形成されているHDDR粉磁石試料を着磁後、温度:35℃、塩水(5%NaCl)噴霧中で1000時間まで保持し、不可逆減磁率を測定した結果、不可逆減磁率は0.2%であった。
かかる状態で前記HDDR粉磁石試料を回転電極の一面に固定し、HDDR粉磁石試料を回転させながら電位:−1.8VをHDDR粉磁石試料に30分間印加し、回転電極からHDDR粉磁石試料を外し、反対面を固定して同じ処理を30分実施することにより表面処理を行なった。その結果、HDDR粉磁石試料の表面に皮膜が形成されていることが確認された。
この皮膜は、X線マイクロアナライザーにより(Nd、Dy)−richであることが確認され、X線光電子分光により(Nd、Dy、Fe)2O3であることが確認された。さらに試料断面の走査型電子顕微鏡観察により、この皮膜の平均厚さが10μmであることが確認された。
この表面に皮膜が形成されているHDDR粉磁石試料を温度:80℃、湿度:90%RHで2000時間保持することにより発錆試験を行なったところ錆は発生しなかった。さらにこの表面に皮膜が形成されているHDDR粉磁石試料を着磁後、温度:35℃、塩水(5%NaCl)噴霧中で1000時間まで保持し、不可逆減磁率を測定した結果、不可逆減磁率は0.2%であった。
比較例1
実施例1で用意したNd:13.0%、Dy:0.5%、Co:1.0%、B:6.5%、Zr:0.1%、Ga:0.4%、Fe:残部からなる組成(以上、原子%)の合金鋳塊を機械的に粉砕して粒径:3μmの粉砕磁石粉末を作製した。この粉砕磁石粉末を実施例1と同じ条件で磁界中成形して成形体を作製し、この成形体を真空雰囲気中、1130℃、1時間保持の条件で焼結し、次いでAr雰囲気中、600℃、1時間保持の熱処理を行なうことによりほぼ真密度の粉砕粉磁石ブロックを作製した。得られた粉砕粉磁石ブロックを切断し、研磨することにより10×10×2mmの寸法を有する粉砕粉磁石試料を作製した。
得られた粉砕粉磁石試料に実施例1と同様にして表面処理を行なった結果、粉砕粉磁石試料の表面は荒れており、皮膜が形成されていないことが確認された。
実施例1で用意したNd:13.0%、Dy:0.5%、Co:1.0%、B:6.5%、Zr:0.1%、Ga:0.4%、Fe:残部からなる組成(以上、原子%)の合金鋳塊を機械的に粉砕して粒径:3μmの粉砕磁石粉末を作製した。この粉砕磁石粉末を実施例1と同じ条件で磁界中成形して成形体を作製し、この成形体を真空雰囲気中、1130℃、1時間保持の条件で焼結し、次いでAr雰囲気中、600℃、1時間保持の熱処理を行なうことによりほぼ真密度の粉砕粉磁石ブロックを作製した。得られた粉砕粉磁石ブロックを切断し、研磨することにより10×10×2mmの寸法を有する粉砕粉磁石試料を作製した。
得られた粉砕粉磁石試料に実施例1と同様にして表面処理を行なった結果、粉砕粉磁石試料の表面は荒れており、皮膜が形成されていないことが確認された。
比較例2
実施例1で用意したNd:13.0%、Dy:0.5%、Co:1.0%、B:6.5%、Zr:0.1%、Ga:0.4%、Fe:残部からなる組成(以上、原子%)の合金鋳塊を溶解し、得られた溶湯をAr雰囲気中の単ロール液体急冷装置により厚さ:25μmの超急冷合金箔片を作製した。この超急冷合金箔片を超急冷磁石粉末として実施例1と同じ条件で磁界中成形することにより成形体を作製した。この成形体をAr雰囲気中、800℃、圧力:150MPaの条件で熱間圧縮することにより真密度の超急冷粉磁石ブロックを作製し、得られた超急冷粉磁石ブロックを切断し、研磨することにより10×10×2mmの寸法を有する超急冷粉磁石試料を作製した。
得られた超急冷粉磁石試料を実施例1と同様にして表面処理を行なった結果、超急冷粉磁石試料の表面は荒れており、皮膜が形成されていないことが確認された。
実施例1で用意したNd:13.0%、Dy:0.5%、Co:1.0%、B:6.5%、Zr:0.1%、Ga:0.4%、Fe:残部からなる組成(以上、原子%)の合金鋳塊を溶解し、得られた溶湯をAr雰囲気中の単ロール液体急冷装置により厚さ:25μmの超急冷合金箔片を作製した。この超急冷合金箔片を超急冷磁石粉末として実施例1と同じ条件で磁界中成形することにより成形体を作製した。この成形体をAr雰囲気中、800℃、圧力:150MPaの条件で熱間圧縮することにより真密度の超急冷粉磁石ブロックを作製し、得られた超急冷粉磁石ブロックを切断し、研磨することにより10×10×2mmの寸法を有する超急冷粉磁石試料を作製した。
得られた超急冷粉磁石試料を実施例1と同様にして表面処理を行なった結果、超急冷粉磁石試料の表面は荒れており、皮膜が形成されていないことが確認された。
従来例1
実施例1で作製したHDDR粉磁石試料に通常の条件で厚さ:10μmのNiメッキ層を形成した。この表面にNiメッキ層が形成されているHDDR粉磁石試料を実施例1と同じ条件の温度:80℃、湿度:90%RHで2000時間保持することにより発錆試験を行なったところ1350時間で錆が発生した。さらにこの表面にNiメッキ層が形成されているHDDR粉磁石試料を着磁後、温度:35℃、塩水(5%NaCl)噴霧中で1000時間まで保持し、不可逆減磁率を測定した結果、不可逆減磁率は4.3%であった。
実施例1で作製したHDDR粉磁石試料に通常の条件で厚さ:10μmのNiメッキ層を形成した。この表面にNiメッキ層が形成されているHDDR粉磁石試料を実施例1と同じ条件の温度:80℃、湿度:90%RHで2000時間保持することにより発錆試験を行なったところ1350時間で錆が発生した。さらにこの表面にNiメッキ層が形成されているHDDR粉磁石試料を着磁後、温度:35℃、塩水(5%NaCl)噴霧中で1000時間まで保持し、不可逆減磁率を測定した結果、不可逆減磁率は4.3%であった。
実施例1、比較例1〜2および従来例1に示される結果から、この発明の(Nd、Dy、Fe)2O3保護皮膜は、従来のNiメッキ層からなる保護皮膜に比べて耐食性に優れていること、並びに前記(Nd、Dy、Fe)2O3保護皮膜はHDDR粉磁石試料に形成され、粉砕粉磁石試料および超急冷粉磁石試料の表面には形成されないことが分かる。
本発明によれば、R2O3相を主体とする保護皮膜を有する希土類永久磁石を提供することができる。R2O3相を主体とする保護皮膜は従来の電解Niメッキや樹脂塗装による保護皮膜に比べて一層優れた耐食性を有するところから、保護皮膜を一層薄くすることができる。そのため本発明は、希土類永久磁石を装備した電気・電子機器の小型化にすぐれた効果をもたらすものである。
Claims (2)
- 耐食性に優れた希土類永久磁石であって、
水素雰囲気中で加熱することにより水素化・相分解し、ついで同じく加熱状態で真空引きする脱水素・再結合する処理を施したR−T−B系またはR−T−B−M系磁石粉末を熱間圧縮して得られたR−T−B系またはR−T−B−M系永久磁石と、
前記永久磁石の表面に形成された、RとFeを主成分とする複合酸化物(R,Fe)2O3の保護皮膜とを有する、希土類系永久磁石。
ただし、RはYを含む希土類元素、TはFeあるいはFeの一部をCoで置換した成分、MはSi、Ga、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、Al、Ti、Vのうち1種または2種以上を示し、Bはボロン元素を示す。 - 耐食性に優れた希土類系永久磁石の製造方法であって、
R−T−B系またはR−T−B−M系磁石粉末を水素雰囲気中で加熱することにより水素化・相分解し、ついで同じく加熱状態で真空引きする脱水素・再結合する処理を施すHDDR処理工程と、
前記HDDR処理を施された磁石粉末を熱間圧縮してR−T−B系またはR−T−B−M系永久磁石を作製する工程と、
前記、R−T−B系またはR−T−B−M系永久磁石を中性電解質水溶液に浸漬し、前記R−T−B系またはR−T−B−M系永久磁石に負電位を印加する工程を有する、希土類系永久磁石の製造方法。
ただし、RはYを含む希土類元素、TはFeあるいはFeの一部をCoで置換した成分、MはSi、Ga、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、Al、Ti、Vのうち1種または2種以上を示し、Bはボロン元素を示す。
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---|---|---|---|
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---|---|
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