WO2006085581A1

WO2006085581A1 - 超小型希土類磁石およびその製造方法

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Publication number: WO2006085581A1
Application number: PCT/JP2006/302250
Authority: WO
Inventors: Tomoki Fukagawa; Yutaka Matsuura; Masao Noumi
Original assignee: Neomax Co., Ltd.
Priority date: 2005-02-10
Filing date: 2006-02-09
Publication date: 2006-08-17
Also published as: JPWO2006085581A1

Abstract

　本発明の希土類磁石は、表面積／体積の比が２ｍｍ-1以上、体積が１００ｍｍ3以下の希土類磁石である。この磁石は、機械加工により形成された表面と、この表面の少なくとも一部を覆う金属膜とを備えており、金属膜は、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、およびＢｉからなる群から選択された少なくとも１種の金属または合金から形成されている。本発明によれば、機械的加工による磁石特性の劣化を改善し、苛酷な環境下においても優れた耐食性を発揮する超小型希土類永久磁石が提供される。

Description

明細書

超小型希土類磁石およびその製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、切削などの機械的加工を受けた表面を有する焼結磁石およびその製造方法に関しており、特に、体積 V(mm³)に対する全表面積 S (mm²)の比 SZVが 2 mm ¹以上である超小型希土類磁石およびその製造方法に関し、特に超小型モータなどに好適に用いられる超小型の希土類—鉄—ホウ素系磁石 (R—Fe— B系）磁石に関する。

背景技術

[0002] R— Fe— B系の希土類焼結磁石は、永久磁石の中で最も性能の高い磁石として知られており、ハードディスクドライブのボイスコイルモータ (VCM)や磁気断層撮影装置 (MRI)用の磁気回路などに幅広く使用されて、る。

[0003] 従来、磁気回路に組み込まれる R— Fe— B系焼結磁石の 1個あたりの重量は lOOg 〜lkg程度であり、用途によっては lkgを超える大型のものもあった。しかしながら、近年、光ピックアップや超小型モータなどの用途に小型の焼結磁石が用いられるようになってきた。このような小型の焼結磁石には、重量が lgを下回るものもある。

[0004] このように小型で軽量の磁石を採用する磁気回路は、最終製品の小型化 ·軽量ィ匕の要求に応えながら、最終製品の機能を低下させないことが求められる。したがって、このような磁気回路に用いられる磁石は、小型であっても強力な磁石特性を発揮することが求められる。このため、小型磁石の分野でも高性能な R—Fe— B系焼結磁石に対する需要がますます高まりつつある。

[0005] Nd— Fe— B系磁石の保磁カは、その内部組織がNd Fe B主相の周りを薄い Nd

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リッチ副相が取り囲んだ微細組織を有することによって発生し、その結果、高い磁気エネルギー積の得られることが知られて!/、る。

[0006] し力しながら、 Nd— Fe— B系焼結磁石を実際のモータなどに使用する場合には、研削加工によって最終的な仕上げ寸法や同心度を得ることが行われるため、微小な研削クラックゃ酸ィ匕などによって磁石表面層の Ndリッチ相が損傷を受け、その結果として磁石表面部分の磁気特性が磁石内部の数分の一にまで低下してしまう。

[0007] この現象は、特に体積に対する表面積比率が大きな微小磁石において著しい。例えば（BH) 力 S360kjZm³である一辺が 10mmの角ブロック磁石を Imm X Imm X max

2mmの直方体に切断し研削した場合、 (BH) は 240kjZm³程度に低下し、 Nd— max

Fe - B系希土類磁石本来の特性が得られな、。

[0008] また、焼結磁石の表面には、どうしても機械カ卩ェによって保磁力が失われた力卩ェ変質層が形成されてしまう。このような加工変質層では磁石の保磁力が失われているため、着磁しても磁石として機能しない。焼結磁石の体積が十分に大きい場合には、たとえ加工変質層が存在したとしても、その体積比率が小さいので、加工変質層によつて磁石全体の特性が劣化することは殆どない。しかし、焼結磁石の体積が小さくなると、加工変質層の体積比率が大きくなるため、その影響が無視できなくなる。

[0009] しかしながら、 R—Fe— B系焼結磁石は、小型になればなるほど、本来の優れた磁石特性を発揮しにくくなるという問題点を有している。その理由は、小型化に伴って磁石表面における加工変質層の体積比率が増加するためである。より詳細に説明すると、焼結磁石の表面には、どうしても機械カ卩ェによって保磁力が失われたカ卩ェ変質層が形成されてしまう。このようなカ卩ェ変質層では磁石の保磁力が失われているため、着磁しても磁石として機能しない。焼結磁石の体積が充分に大きい場合には、たとえ加工変質層が存在したとしても、その体積比率が小さいため、加工変質層によって磁石全体の特性が劣化することは殆ど無い。しかし、焼結磁石の体積力 S小さくなると、加工変質層の体積比率が大きくなるため、その影響を無視できなくなる。

[0010] ここで、機械的加工後の焼結磁石の体積を V、焼結磁石の全表面積を S、加工変質層の厚さを dとする。すると、加工変質層の体積は近似的に Sdで表される。このため、焼結磁石の体積 Vに対する加工変質層の体積比率は、 SdZVとなる。焼結磁石全体のうち、保磁力が失われていない部分の体積は、 V—Sdで表される。このため、加工後の磁石全体の残留磁束密度の値は加工前の値に (V— Sd) Zv= 1— Sd/ vを掛け合わせたものになる。すなわち、ある磁石の sdZvの値は、その磁石の加工変質層が磁気特性に与える影響の大きさを示す指標となる。

[ooii] SdZvは、 sZvと dとの積であり、前者は磁石の形状のみによって決まる因子、後者は加工変質層の加工履歴によって決まる因子である。磁石体積が小さくなるほど、 sZvが大きくなるため、 dを小さくすることが求められる。

[0012] 以下、焼結磁石の表面になんらかの処理を行なう従来の技術を説明する。

[0013] 特許文献 1は、 Nd— Fe— B焼結磁石を実用形状にカ卩ェした後、 500〜900°Cで時効処理を行う永久磁石の製造方法を開示して!/、る。

[0014] 特許文献 2は、その熱処理方法の改善として、薄型セラミックスで磁石を挟んでカロ熱する方法を開示して、る。

[0015] 特許文献 3は、被加工面に希土類金属（Nd、 Pr、 Dy、 Ho、 Tb、 La、 Ce、 Sm、 Gd

、 Er、 Eu、 Tm、 Yb、 Lu、 Y)を被着させ、拡散反応によって形成された改質層を有する永久磁石材料を開示してヽる。

[0016] 特許文献 4および特許文献 5は、チタン、窒化チタン、炭化チタン、酸化チタン等の金属チタンまたはチタン系化合物膜を希土類鉄系磁石表面に形成することを開示している。

[0017] 特許文献 6は、 Nd、 Fe、 Bおよび Oの少なくとも 1種の元素と Tiを含む化合物被膜を設けることを開示している。

[0018] 特許文献 7は、耐食性を向上させるため、焼結後の熱処理 (600〜700°C)で残留応力を減少 (磁気特性向上）させることを開示している。この方法〖こよると、その後、バフ研磨、酸洗等で表面に現れた希土類を除去している。

[0019] 特許文献 8は、機械的研磨または化学研磨によって加工変質層の一部または全部を除去した R— TM (遷移金属）—B系磁石を開示している。この磁石では表面力も深さ 5 μ mまでに位置する磁石層に含まれる R (希土類)量が磁石全体の R量よりも小さくなつている。

[0020] 特許文献 9は、研削加工を行った Nd— Fe— B系焼結磁石の被研削加工面に Sm および Coを主成分とする薄膜層を形成することを開示している。

[0021] 特許文献 10は、表面粗さ Rmaxが 3 μ m未満の表面に薄膜を設けた R— Fe— Β系焼結磁石を開示している。

[0022] 特許文献 11は、加工後の磁石表面に高融点金属（実施例では Ta、粒径 100ミクロン以下）を塗すこと、および、高融点金属の粒子の中に磁石を埋没させ、 700〜900 °cで溶体ィ匕することを開示して、る。

[0023] 特許文献 12は、加工後磁石表面に Pdまたは Pd金属層を蒸着等で表面に付着させた後、レーザービームで加工変質層を溶融して角形性を改善する方法を開示している。 Pdを使用する理由はメツキ性向上のためである。

[0024] 特許文献 13は、 SZVの値が 2mm ¹以上で、かつ体積が 100mm³以下の機械カロェされた希土類磁石を開示している。特許文献 13では、加工によって形成された変質損傷部を改質するため、希土類金属を磁石表面力拡散し、それによつて磁石表面に露出している結晶粒子の半径に相当する値よりも深くに希土類金属を浸透させている。

特許文献 1：特開昭 61— 140108号公報

特許文献 2：特開昭 63 - 235405号公報

特許文献 3：特開昭 62— 74048号公報

特許文献 4：特開昭 63 - 9908号公報

特許文献 5：特開昭 63 - 9919号公報

特許文献 6：特開昭 63 - 168009号公報

特許文献 7：特開平 2— 37702号公報

特許文献 8：特開平 9 - 270310号公報

特許文献 9 :特開 2001— 93715号公報

特許文献 10 :特開 2002— 75716号公報

特許文献 11 :特開 2001— 196209号公報

特許文献 12 :特開 2002— 212602号公報

特許文献 13：特開 2004 - 304038号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0025] 近年、超小型磁石の需要が増えてきて!/、る。例えば、光ピックアップや超小型モータ等の用途に加えて、心臓外科または脳外科手術の分野でも需要が高まっている。これらの先端医療分野では、小型の高性能磁石を血管カテーテルの先端に取り付け、体外からの磁場印加によって血管の分岐点におけるカテーテルの進行方向を制御する技術が検討されている。また、磁気誘導手術システムでは、体内の特定の場所に超小型磁石を埋め込み、位置マーカーとして用いることが検討されている。このような用途に用いられる超小型磁石は、例えば直径 0. 3mm,長さ 2mmの円柱形状を有することが求められる。この場合、 SZVの値は 10mm ¹を越える。このような磁石は、小型であっても十分な機能を発揮するように高ヽ磁気特性を備えてヽる必要がある。

[0026] し力しながら、磁石のサイズを小さくした場合、大型の状態では発揮されえる磁石特性が充分に発揮されない問題がある。

[0027] 特許文献 1、 2に開示されている技術によれば、磁石表面の酸化により、磁石特性が劣化する可能性が大きい。

[0028] 特許文献 3は、焼結磁石の被研削加工面の加工変質層に希土類金属薄膜層を形成し、拡散反応により改質層を形成することを開示している。具体的には長さ 20mm X幅 5mm X厚み 0. 15mmの薄、試験片にスパッタ膜を形成した実験結果を開示して、るが、得られる（BH) は高々 200kjZm³である。また、ァニールによる拡散の max

際に表面酸ィ匕が生じ、その後の表面処理に支障を来す。

[0029] 特許文献 4、 5、 6は、腐食しやす!/ヽ希土類鉄系磁石への耐食性の付与を目的とする技術を開示して、るが、加工劣化の回復にっ、ては何も記載して、な、。

[0030] 特許文献 7では、加工後に時効処理や酸洗を行なうことを興じている力加工時の面粗さによっては、十分な角型性の回復効果が得られない。

[0031] 特許文献 8に記載されている技術によれば、形成される加工変質層の厚さが約 10 μ m以上と推定されるため、研磨に時間がかかる。また、高速研磨を行なうと、加工変質層が新たに生じてしまう。さらに、化学研磨では酸液が焼結磁石の空孔に残存して腐食痕を発生しやすヽなどの問題もある。

[0032] 特許文献 9に記載されている技術によれば、熱処理によって Smが磁石内部に拡散した場合に Nd Fe B相の結晶磁気異方性を低下させてしまうことになる。

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[0033] 特許文献 10に記載されている方法は、最終的にはメツキを行っており、小型の希土類磁石の場合、水素の影響が問題となるため、特性回復は難しい。

[0034] 特許文献 11に記載されている技術によれば、熱処理を行う限り、希土類磁石表面の酸ィ匕を抑制することは困難であり、特性の回復は難しい。

[0035] 特許文献 12に記載の方法は、 Pd金属やレーザービームによる加工変質層の溶融はコスト的に問題がある。

[0036] 特許文献 13に記載の方法は、重希土類元素 Dyあるいは Tbをスパッタ等で成膜し、母相に拡散させることで磁石特性が回復するのみならず、保磁力が著しく向上することを報告している。この熱処理においては、雰囲気中の酸素量や露点を高い精度で制御することが必要になるためコストの面で問題がある。しかも、 1バッチで多量の該磁石を処理することができず、量産性に欠ける。

[0037] 近年、例えば、携帯電話用振動モータには外径 2mmの Nd— Fe— B系円筒状焼結磁石が多く使用されているが、その磁気特性を実測すると 230kjZm³前後であるため、振動強度を低下させずさらに小型化することが困難である。さらに、今後マイクロロボットや体内診断用マイクロモータに要求される高出力 ·超小型ァクチユエータへの適用は一層難、状況にある。

[0038] 本発明では、上記のような従来技術の問題を解決し、高性能な希土類磁石を得ることを目的とし、特に、小体積の希土類磁石、およびそれを用いた超小型モータの製作に有効な手段を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0039] 本発明の希土類磁石は、表面積 Z体積の比が 2mm ¹以上、体積が 100mm³以下の希土類磁石であって、機械加工により形成された表面と、前記表面の少なくとも一部を覆う金属膜とを備えており、前記金属膜は、 Ti、 V、 Cr、 Mn、 Cu、 Zn、 Zr、 Nb、 Mo、 Ru、 Rh、 Pd、 Ag、 In、 Sn、 Ta、 W、 Re、 Ir、 Pt、 Au、および Biからなる群から選択された少なくとも 1種の金属または合金から形成されて！ヽる。

[0040] 好ましい実施形態において、尺ー 6— 系希土類磁石材料(1^は少なくとも1種類の希土類元素）から構成され、前記希土類元素 Rは、 Ndおよび Prの少なくとも一方を必須元素として含有する。

[0041] 本発明による希土類磁石の製造方法は、表面積/体積の比が 2mm ¹以上、体積力 S 100mm³以下の希土類磁石を製造する方法であって、機械加工により形成された表面を用意する工程 (A)と、前記表面の少なくとも一部を覆うように金属膜を前記表面上に堆積する工程 (B)とを含み、前記金属膜は、 Ti、 V、 Cr、 Mn、 Cu、 Zn、 Zr、 Nb、 Mo、 Ru、 Rh、 Pd、 Ag、 In、 Sn、 Ta、 W、 Re、 Ir、 Pt、 Au、およびからなる群から選択された少なくとも 1種の金属または合金から形成されて！ヽる。

[0042] 好まヽ実施形態にお!ヽて、前記工程 (A)は、希土類磁石素材に対し、切断、穴あけ、研肖 I』、および Zまたは表面研磨の処理を行なう工程を含む。

[0043] 好ま、実施形態にぉヽて、前記工程 (B)は、前記機械加工により形成された表面を有する希土類磁石素材を減圧槽内に支持する工程 (bl)と、前記希土類磁石素材の前記表面に対し、前記金属または合金の蒸気又は微粒子を飛来させる工程 (b 2)とを含む。

[0044] 好ま、実施形態にぉヽて、前記工程 (b2)は、前記金属または合金からなる複数のターゲットをスパッタする工程を含む。

[0045] 好まヽ実施形態にお!ヽて、前記工程 (b2)は、前記金属または合金を溶融し、蒸発させること〖こより、微粒子を生成する工程と、前記微粒子をイオン化して前記表面に衝突させる工程を含む。

[0046] 好ましい実施形態において、前記工程 (bl)は、複数の前記希土類磁石素材を搭載した支持部材を前記減圧槽内に配置する工程を含む。

[0047] 好ま、実施形態にぉ、て、前記工程 (b2)は、前記支持部材の運動を行なうことにより、前記支持部材に対する前記希土類磁石素材の相対位置関係を変化させる工程を含む。

[0048] 好ま、実施形態にぉ、て、前記工程 (b2)は、前記支持部材の運動を行なうことにより、前記支持部材上で前記希土類磁石素材を転動させる工程を含む。

[0049] 好ま、実施形態にぉ、て、前記支持部材の運動は、前記支持部材の回転および Zまたは振動である。

[0050] 好まヽ実施形態にお!ヽて、前記支持部材上に搭載される前記希土類磁石素材の個数は 100以上である。

[0051] 本発明の希土類焼結磁石は、表面積/体積の比が 2mm ¹以上、体積が 100mm³ 以下の希土類焼結磁石であって、磁界配向方向に配向した R— Fe— B系強磁性相 (Rは少なくとも 1種類の希土類元素）と、前記 R— Fe— B系強磁性相の粒界に位置する粒界相と、機械加工によって形成された加工表面とを備え、前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面は、表面粗さ Raが 0. 3 m以下となるように研磨されている。

[0052] 好ましい実施形態において、前記加工表面のうち前記磁界配向方向に平行な面の面積は、前記加工表面の総面積の 50%以下である。

[0053] 好ましい実施形態において、前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面に立てた法線と前記磁界配向方向との角度は 30° 以下である。

[0054] 好ましい実施形態において、前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面は平坦である。

[0055] 好ましい実施形態において、前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面は前記磁界配向方向を垂直に横切っている。

[0056] 好ましい実施形態において、厚さ方向が前記磁界配向方向に平行であり、かつ厚さが lmm以下の平板形状を有しており、前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面は、平板形状の上面および下面の少なくとも一方である。

[0057] 好ましい実施形態において、前記加工表面の少なくとも一部を覆う金属膜を備え、前記金属膜は、 Ti、 V、 Crゝ Mn、 Cu、 Zn、 Zrゝ Nbゝ Mo、 Hfゝ Ru、 Rh、 Pd、 Ag、 In 、 Sn、 Ta、 W、 Re、 Ir、 Pt、 Au、および Biからなる群から選択された少なくとも 1種の金属または合金から形成されて！ヽる。

[0058] 本発明による希土類焼結磁石の製造方法は、表面積 Z体積の比が 2mm ¹以上、体積が 100mm³以下の希土類焼結磁石を製造する方法であって、磁界配向方向に配向した R— Fe B系強磁性相 (Rは少なくとも 1種類の希土類元素）と、前記 R Fe B系強磁性相の粒界に位置する粒界相とを備える希土類焼結磁石ブロックを用意する工程と、前記希土類焼結磁石ブロックに対して機械加工を施すことにより、前記磁界配向方向を横切る面を含む加工表面を形成する工程と、前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面を研磨することにより、研磨面の表面粗さ Raを 0. 3 μ m以下にする工程とを含む。

[0059] 好ましい実施形態において、前記加工表面のうち前記磁界配向方向に平行な面の面積は、前記加工表面の総面積の 50%以下である。 [0060] 好ましい実施形態において、前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面に立てた法線と前記磁界配向方向との角度を 30° 以下に設定する。

[0061] 好ましい実施形態において、前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面を平坦に加工する。

[0062] 好ましい実施形態において、前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面は前記磁界配向方向を垂直に横切っている。

[0063] 好ましい実施形態において、厚さ方向が前記磁界配向方向に平行であり、かつ厚さが lmm以下の平板形状を有しており、前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面は、平板形状の上面および下面の少なくとも一方となるように、前記焼結磁石ブロックを加工する。

[0064] 好まし!/、実施形態にぉ、て、 Ti、 V、 Cr、 Mn、 Cu、 Zn、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ru、 R h、 Pd、 Ag、 In、 Sn、 Ta、 W、 Re、 Ir、 Pt、 Au、およびからなる群から選択された少なくとも 1種の金属または合金力形成されている金属膜を前記加工表面の少なくとも一部に堆積する工程を更に含む。

発明の効果

[0065] 本発明によれば、機械的加工による磁石特性の劣化を改善でき、苛酷な環境下においても優れた耐食性を発揮する超小型希土類永久磁石が提供される。

図面の簡単な説明

[0066] [図 1]本発明による製造方法に好適に用いられる成膜装置の構成を示す図である。

[図 2]本発明による製造方法に好適に用いられる他の成膜装置 (真空チャンバ内に回転力ごを備える装置)の構成を示す図である。

[図 3] (a)および (b)は、それぞれ、 Ti膜を堆積した磁石試験片の特性、および Nb膜を堆積した磁石試験片の特性を示すグラフである。

[図 4] (a)および (b)は、それぞれ、 A1膜を堆積した磁石試験片の特性、および Ni膜を堆積した磁石試験片の特性を示すグラフである。

[図 5] (a)は、ワイヤソー加工面上に Sn膜を堆積した磁石試験片について得られたデータを示すグラフであり、（b)は、ラップ研磨面上に Sn膜を堆積した磁石試験片につ V、て得られたデータを示すグラフである。 [図 6]Ta膜を均一に堆積した磁石試験片の特性を示すグラフである。

[図 7] (a)および (b)は、それぞれ、 Cu膜および Ag膜の堆積を行なった磁石試験片につ、て、バルタ磁石および成膜前後の磁石特性を示すグラフである。

[図 8]正方晶の Nd Fe B主相の結晶構造を示す図である。

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[図 9] (a)は、粉末成形時に配向された焼結磁石ブロック 10の斜視図、 (b)は、加工表面が磁界配向方向に平行となるように焼結磁石ブロック 10を加工する場合を示す図、（c)は、加工表面が磁界配向方向と垂直となるように焼結磁石ブロック 10を加工する場合を示す図、（d)は、焼結磁石ブロック 10から切り出された焼結磁石 10aの断面図、（e)は、焼結磁石ブロック 10から切り出された焼結磁石 10bの断面図である。

[図 10] (a)および (b)は、それぞれ、図 9 (a)および (b)に対応する断面図であり、焼結磁石 10aおよび 10bにおける R Fe B結晶粒を模式的に拡大して示す断面図であ

2 14

る。

[図 11] (a)は、比較例に関する減磁曲線を示すグラフであり、 (b)は、研磨工程前の実施例に関する減磁曲線を示すグラフであり、（c)は、研磨工程後の実施例に関する減磁曲線を示すグラフである。

符号の説明

[0067] 10 焼結磁石ブロック

10a 機械的加工後の焼結磁石

10b 機械的加工後の焼結磁石

20a 焼結磁石 10aの加工表面

20b 焼結磁石 10bの加工表面

発明を実施するための最良の形態

[0068] 本発明者らは、希土類焼結磁石のブロックに対して切断、穴あけ、研肖 ij、研磨などの機械加工を施すことによって製造した微小磁石について、表面の改質を行なうことにより、加工損傷を原因とする磁気特性の劣化を回復するとともに、耐食性を向上させ得ることを見出し、本発明を完成した。

[0069] より詳細には、機械加工によって微小磁石の表面に形成された変質加工層（損傷層）上に、以下に示す特定の金属または合金の層を堆積することにより、変質加工層 (特に変質加工層に位置する結晶粒界中）の欠陥を回復させ、磁気特性を改善することを見出した。

[0070] 本発明にお、て微小磁石表面に堆積する金属または合金は、 Ti、 V、 Cr、 Mn、 C u、 Zn、 Zr、 Nb、 Mo、 Ru、 Rh、 Pd、 Ag、 In、 Sn、 Ta、 W、 Re、 Ir、 Pt、 Au、および B なる群力選択された少なくとも 1種の元素を主として含有する。好ましくは、 Ti 、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Ta、 Wからなる群から選択された少なくとも 1種の元素を主として含有する。なお、不可避的に混入する不純物を含有していても良い。

[0071] 堆積する金属膜は可能な限り薄いことが望ましい。膜厚は、磁束密度の低減が約 1 %程度に抑えられる範囲に設定することが好ましぐ膜厚の上限は例えば 4 mである。しかし、あまり薄いと所定の耐食性が確保できなくなるおそれがあるため、膜厚の下限は 0. 5 μ m以上であることが望ましい。より好ましい膜厚の範囲は、 1 μ m以上 3 μ m以下である。金属膜の堆積を行なう前に、磁石の加工表面に対して洗浄、脱脂、逆スパッタリングなどの公知の清浄ィ匕処理を施してもよい。なお、堆積する金属膜は、一層構造である必要は無ぐ異なる種類の金属層からなる積層構造を有していてもよい。この場合、特に重要な役割を担う層は、磁石の加工面に接する最下層と、外気に接する最上層である。最下層の材料は磁石特性の回復という観点力選択され、最上層は耐腐食性などの観点力選択され得る。種々の金属材料のなかでも、 Ti は、磁石特性回復の観点からだけではなぐ耐腐食性や人体に無害であるなどの観点からも優れている。極微小磁石を医療に用いる場合、 Tiは極めて優れたコーティング材料である。

[0072] 以下、本発明の好ましい実施形態を説明する。

[0073] (1)表面積 Z体積比

一辺 2mmの立方体の磁石では、その体積が 8mm³であるため、表面積/体積比は 3mm 、ある。円筒形状磁石の場合には、同一体積の立方体に比べ、表面積/ 体積比が相対的に大きくなるため、表面に加工変質層が形成されると、減磁曲線の角型性劣化や保磁力低下が生じやすくなる。現在、市販の携帯電話用振動モータに搭載されている円筒型磁石の外径、内径、および長さは、それぞれ、 2. 5mm、 1 mm、および 4mm程度であり、その体積は約 16. 5mm³に相当する。したがって、この磁石の表面積/体積比は 2mm ¹以上である。

[0074] このように磁石体積が減少してゆくと、表面積 Z体積比は 2mm ¹を超えて大きくなり

、将来的には 3mm ¹以上に増加してゆくことが予想される。このような超小型磁石では、本発明による表面改質が顕著な効果を発揮する。

[0075] なお、現在、市販の携帯電話用振動モータに搭載されている Nd—Fe— B系磁石の（BH) は約 240kjZm³である力本発明の磁石によれば、 280kjZm³以上、例 max

えば 300〜360kjZm³の高い（BH) を達成することが可能になる。

max

[0076] 一方、表面積 Z体積比が 3mm ¹未満の磁石では、本発明による磁石特性改善の余地が小さいので、本発明による製造コストの増加を考慮すると、従来の製造方法を適用して製造することが好ま U、。

[0077] (2)加工方法

本発明で採用し得る機械的加工方法の典型例は、ワイヤソー、ブレードソー、サーフェスグラインダー、ラッピングであるが、これに限定されず、他の機械的加工方法を用いても良い。ただし、希土類焼結磁石材料は脆性であり、加工時に脱粒を生じやすい。このような脱粒が過度に生じると、加工面に上記の金属膜を堆積しても、磁石特性の回復は望めない。したがって、金属膜の体積前には脱粒の無いカ卩ェ表面に仕上げることが望ましい。なお、加工表面上の酸ィ匕物はできるだけ少ないことが望ましい。

[0078] (3)金属膜の形成方法

めっき等の湿式成膜方法では、水素発生による磁石特性の劣化を伴うために、乾式成膜方法を用いることが望ましい。乾式成膜方法は、物理的気相成長 (PVD)法と化学的気相成長（CVD)法に分けられる。 PVD法としては、蒸発系とスパッタ系に分けられ、前者としては、真空蒸着、イオンプレーティング、アークイオンプレーティング、ホロ力ソードイオンプレーティング、イオンビーム蒸着等がある。また、スパッタ系では、マグネトロンスパッタリングが一般的である。一方、 CVD方法には、熱 CVD、プラズマ CVD、光 CVD、 MOCVDなどの方法がある。いずれの方法でもよいが、成膜速度や装置のメンテナンス性を考慮すると、イオンプレーティングまたはマグネトロンスノッタリングを採用することが望ましい。 [0079] 従来、 Nd— Fe— B系希土類焼結磁石を量産する際に行なう乾式コーティングとしては、 A1イオンプレーティングが広く用いられている。また、ガス遮断膜として高真空用途に使用される TiNコーティングでは、ホロ力ソード (HCD)イオンプレーティング装置などが用いられる。いずれも、回転かご (バレル)の中に磁石素材を挿入し、かごを回転させながら磁石に成膜させる方式を採用している（例えば特開平 7— 278800 号公報に開示されて！ヽる被膜形成装置)。

[0080] このような方式によれば、本発明で対象とする微小磁石を通常のかごの目では保持できないので、かごの目を小さくしなければならない。しかし、かごの目を小さくすると、 A1蒸気が、力ごの目を通りにくくなり、また、 A1がかごにば力り付着して、最後にはかごの目がつまることになる。したがって、上記従来の装置および方法によっては、微小磁石に金属膜を均一にコ一ティングすることはできな、。

[0081] 本発明では、このような問題を解決するため、以下に説明する方法を採用する。

[0082] まず、マグネトロンスパッタリングを行う場合、スパッタアップ、スパッタダウン、対向式ターゲット等がある。いずれの方法でもよいが、基板の上に磁石を容易に配置でき、磁石を固定するか、基板が回転もしくは振動することにより、該磁石が転がるか跳ねるようにすることが好ましい。スパッタリング方式としては、図 1に示すようなダウンスパッタリング装置や対向式ターゲット方式のスパッタ装置を用いることが好ましい。図 1 の装置は、基板 1に対向する位置にターゲット 2が配置され、ターゲット 2からスパッタされた金属原子が下方に位置する円柱または筒状の磁石 3の表面に堆積する。これらの磁石を収容する容器 4を振動させることにより、磁石 3の転動が実現する。図 1の例では、基板 1およびターゲット 2には、整合器 5を介して RF電力が供給される。シャッタは、必要なときに基板 1を覆い、金属原子の飛来を遮断する。

[0083] 成膜速度の大きいイオンプレーティングを行なう場合は、基板を蒸発源より下方に配置して、磁石を固定するか、図 2に示すように、回転かごなどの容器 4が回転もしくは振動することにより、磁石 3が転がる力もしくは跳ねるようにすることが好ましい。図 2 の例では、リール 6から供給される金属ワイヤ 7を抵抗加熱ボード 8により加熱し、真空チャンバ (減圧槽) 9内で金属蒸気を発生させている。

[0084] 以下、本発明による金属膜の堆積方法を説明する。 [0085] まず、金属膜の堆積工程は、機械加工により形成された表面を有する希土類磁石素材を減圧槽内に支持する工程と、希土類磁石素材の前記表面に対し、前述した金属または合金の蒸気又は微粒子を飛来させる工程とを行なうことになる。好まヽ実施形態における金属膜堆積工程としては、金属または合金力もなる複数のターゲットをスパッタする工程に限られず、金属または合金を溶融し、蒸発させること〖こより、微粒子を生成する工程と、この微粒子をイオンィ匕して前記表面に衝突させる工程を行っても良い。

[0086] 特に好ま、実施形態では、複数の前記希土類磁石素材を搭載した支持部材を減圧槽内に配置し、金属膜の堆積工程を実行する。均一な金属膜の堆積を行なうためには、堆積工程中に支持部材の運動を行なうことにより、支持部材に対する個々の希土類磁石素材の相対位置関係を変化させることが好ましい。

[0087] 支持部材の運動を行なうことにより、支持部材上で前記希土類磁石素材を転動させたり、跳ね上げたりすると、より均一な膜のコーティングが可能になる。このような方法によれば、本発明が対象とする微小磁石に対して 1バッチで多量に金属膜をコートすることが可能となり、低コストでし力も高特性の磁石を提供できる。

[0088] (4)磁石組成

本発明に用いられる焼結磁石は、ノレク状の磁石素材を加工することによって所望の形状が付与される磁石であれば、、かなる組成系を有するものであってもよ、。また、その製造方法も特別なものに限定されない。

[0089] 本発明の効果が最も発揮される磁石は、ニュークリエーション型の保磁力発生機構を示す磁石である。このタイプの磁石の代表例は、 R— Fe— B系焼結磁石および 1— 5系 Sm— Co焼結磁石である。なかでも R— Fe— B系焼結磁石は機械加ェ性にすぐれ、微細な寸法形状の加工を比較的容易に行うことが可能であるため、本発明の磁石は、 R—Fe— B系希土類磁石であることが好ましい。ここで、 Rは、希土類元素の少なくとも 1種類の元素であり、希土類元素 Rは、 Ndおよび Zまたは Prを含むことが好ましぐ必要に応じて Dyおよび Zまたは Tbを含む。具体的に組成としては、 Nd— Fe —B系磁石として現在広く普及している磁石の組成を採用することができる。この材料系の磁石では、磁束密度と保磁力のバランス力希土類元素 Rに含まれる Ndの D y (または Tb)による置換率で調整され得る。

[0090] 本発明の対象となる磁石は、小型のァクチユエータゃモータに用いられることが多いため、高トルクのための高磁束密度が要求されることが多い。したがって、そのような用途では、希土類元素 Rが Dyを含まないか、含む場合でも Dyの含有量は少なくともよい。一方、 Dyおよび Zまたは Tbが含有すると、金属膜の堆積による保磁力向上効果が顕著に得られるため、保磁力を高めるために、磁石組成全の 2重量％未満の Dyおよび Zまたは Tbを含有することが好ま、。

[0091] 本発明の焼結磁石には、例えば特公昭 59— 64733号公報に開示されているような公知の組成を有する R— Fe— B系焼結磁石が好適に用いられる。 R— Fe— B系焼結磁石は、希土類元素お硼素 B、および Feを主として含む組成を有している。より具体的には、 Rが全体の 8〜30at%、 Bが全体の 2〜28at%、残部が実質的に Feを占める。 Feの一部（50%以下）は、 Coによって置換されていてもよい。また、 Bの一部が炭素 Cによって置換されていてもよい。希土類元素 Rのうち、 Dyおよび Tbの合計が希土類元素 R全体の 0. 3at%以上、残部が Ndおよび Zまたは Prであることが好ましい。組成のより好ましい範囲は、 Rが 13〜15at%、 Bが 5. 5〜7at%である。

[0092] 本発明に用いられる加工する前の焼結磁石は、種々の粉末冶金的製造方法によつて作製される。具体的には、原料合金の溶製、粉砕、磁場中成形、焼結、および時効処理などの工程を経て作製される。

[0093] 以下、本発明の実施例および比較例を説明する。

[0094] (実施例 1)

組成式が Nd -Fe -B (重量％)で示される焼結磁石のブロックを作製した

31.3 67.7 1.0

後、このブロックを機械的に加工することにより、 4mm X 6mm X 0. 3mmの寸法を有する薄板状の希土類磁石素材 (以下、「磁石試験片」と称する。）を作製した。この磁石試験片における磁ィ匕方向は、長さ 4mmの辺に平行な方向である。

[0095] 磁石試験片をスパッタ装置のチャンバ内に設けた治具上に配置した。より具体的には、個々の磁石試験片の長さ 0. 3mmの辺が治具表面に対して垂直となるように、 1 00個の磁石試験片を治具上の 50mm X 50mmの矩形領域に固定した。

[0096] スパッタ装置のチャンバ内を圧力が 1 X 10— ⁴Pa程度になるまで減圧した後、全圧が 1. OPaになるまで高純度 Arガスをチャンバ内に供給した。その後、 300Vの電圧の下で 5分間逆スパッタを行うことにより、磁石試験片の表面を清浄ィ匕した。

[0097] 次に、 Tiおよび Nbのターゲットを用いてアルゴンイオンスパッタリングを行、、 Tiまたは Nbからなる金属膜 (厚さを磁石試験片の表面に堆積した。比較例として、 A1および Niのターゲットを用いてアルゴンイオンスパッタリングを行い、 A1または Ni 力もなる金属膜 (厚さ 2 μ m)を磁石試験片の表面に堆積した。

[0098] 各磁石試験片につ!/、て、スパッタ前後の磁石特性を評価した。評価結果を図 3および図 4に示す。これらの図のグラフにおいて、「Bulk」の曲線は、機械的加工を行なう前の磁石特性を示し、「加工後」の曲線は、機械的加工を行なった後、金属膜の堆積を行なう前の磁石特性を示している。なお、機械的加工を行なう前の試料は、 10mm X 10mm X 10mmの立方体形状を有していた。図 3 (a)および図 3 (b)は、それぞれ、 Ti膜を堆積した磁石試験片の特性、および Nb膜を堆積した磁石試験片の特性を示してヽる。一方、図 4 (a)および図 4 (b)は、それぞれ、 A1膜を堆積した磁石試験片の特性、および Ni膜を堆積した磁石試験片の特性を示して、る。

[0099] 図 3 (a)および (b)のグラフから明らかなように、 Ti、 Nbのスパッタ膜を被カ卩工面上に堆積することにより、磁石の角型性が大幅に改善されることがわかる。これに対して、 Al、 Niのスパッタ膜を被カ卩工面上に堆積しても、磁石の角型性は回復していない。すなわち、金属膜で被加工面を被覆するだけでは、磁石の角型性は回復せず、特定の金属材料を適切に選択する必要がある。

[0100] 次に、 Ti膜で加工面が被覆された磁石試験片をブラスト加工装置に投入し、球状ガラスビーズ粉末 (GB— AG：新東ブレーター社製）によるショットピーユングを行った。具体的には、 Nガスからなる加圧気体とともに球状ガラスビーズ粉末を投射圧 0. 2

2

MPaにて 15分間噴射した。この後、磁石試験片に対し、 35°Cの 5%NaCl溶液 (pH 7. 0)の塩水噴霧試験 CFIS Z 2371に準拠)を行ない、発鲭の有無を観察した。試験開始から 300時間経過後も発鲭は見られず、実用上問題となる磁気特性の劣化も認められなかった。

[0101] (実施例 2)

実施例 1における焼結磁石 (バルタ）と同様の焼結磁石を用意し、ワイヤソ一で切断することにより、 4mmX 6mm X 0. 35mmの寸法を有する薄板状の磁石試験片を作製した。この磁石試験片のうち、 4mm X 6mmの寸法を有する矩形面（上面および下面）は、ワイヤソ一による加工を受けた面である。磁石試験片における磁ィ匕方向は、長さ 4mmの辺に平行な方向である。

[0102] 一方、両面ラップ機を用いて磁石試験片の一部を GC#3000で研磨した後、平均粒径: mのダイヤモンド砥粒で仕上げ研磨を行なうことにより、最終的な厚さ 0. 30 mmの磁石試験片を得た。このようにして作製した磁石試料の上面および下面は、ヮィャソ一による加工面とは異なり、脱粒の少ない平滑なカ卩工面に変化している。

[0103] ワイヤソー加工面に対してラップ研磨を行なわな力つた磁石試験片とラップ研磨を行なった磁石試験片を前述のスパッタ装置内に収容し、各磁石試験片の上面および下面 (加工面）に Sn膜 (厚さ：2 m)を堆積した。この後、各磁石試験片について、スパッタ前後の磁石特性を評価した。評価結果を図 5に示す。図 5 (a)は、ワイヤソー加工面上に Sn膜を堆積した磁石試験片について得られたデータを示し、図 5 (b)は、ラップ研磨面上に Sn膜を堆積した磁石試験片につ、て得られたデータを示して、る。

[0104] 前述のように、ワイヤソー加工面は脱粒の極めて多い面であるため、図 5 (a)および

(b)から明らかなように、ワイヤソー加工後の磁石試験片の磁石特性は、ラップ研磨後の磁石試験片に比べて劣化している。一方、ラップ研磨の有無によらず、加工面上に Sn膜を堆積することにより、磁石特性が改善していることもわかる。ただし、この回復の程度は、ワイヤソーのみの加工を受けた磁石試験片の方が悪、。

[0105] (実施例 3)

上記実施例の焼結磁石と同様の組成を有する長さが 2mm、外径 φ 2mm、内径 φ 0. 4mmの円筒状焼結磁石を用意し、その外周面をセンタレス加工機で研削した。その後、さらに磁石の外周面に対して #1500の仕上用のセンタレス加工を施して、外径 φを 0. 9mmに減少させた。磁化方向は、円筒の中心軸に平行な方向である。

[0106] PZTの超音波発振子を貼り付けた容器を用意し、上記の磁石試験片（100個）を挿入した。この容器をマグネトロンスパッタリング装置のチャンバ内に挿入した後、チヤンバ内圧力を 4 X 10— ⁴Paまで低下させ、その後も全圧が 1. OPaになるように Arガスをチャンバ内に供給した。 [0107] スパッタリング装置の力ソード電極には Taターゲットを装着し、マグネトロンスパッタリングを行った。スパッタリングの最中、 PZTの超音波発振子には不図示の駆動回路カゝら 40kHzの交流電流を供給し、 100Wで発振させた。容器内の磁石試験片は、超音波により跳ねて転動するため、磁石試験片の表面全体に均一な Ta膜を堆積することができた。

[0108] 図 6は、上記の磁石試験片に関する磁石特性の評価結果を示している。図 6からわかるように、 Ta膜を均一に堆積することにより、クニークが消滅し、角形性が改善している。また、 Ta膜を堆積した 100個の磁石試験片の特性を評価したところ、特性ばらつきが小さ!/、ことも確認できた。

[0109] (実施例 4)

組成式が Dyl. 2重量％— Nd -Fe —B (重量％)で示される焼結磁石の円

30.0 67.8 1.0

筒形磁石を作製した後、この円筒形磁石の外周面を実施例 3の方法で加工することにより、長さ 3mm、外径 φ 1. 2mm、内径 φ θ. 8mmの円筒状磁石試験片を得た。酸素濃度が 1500ppmおよび 4000ppmの 2種類の磁石試験片を用意して実験を行なった。

[0110] 次に、各磁石試験片に対し、実施例 3と同様の方法により磁石試験片を転動させつつ、イオンプレーティングにより、 Cuまたは Ag膜 (厚さ 3 m)を磁石試験片上に堆積した。

[0111] 図 7 (a)および (b)は、それぞれ、 Cu膜および Ag膜の堆積を行なった磁石試験片につ、て、バルタ磁石および成膜前後の磁石特性を示して!/、る。

[0112] 図 7 (a)および (b)からわ力るように、 Cu膜または Ag膜の堆積により、加工後のクニーク点が消滅し、角形性が回復している。

[0113] 一方、本発明者は、磁界配向方向に磁ィ匕容易軸が揃っている小型の R— Fe— B 系焼結磁石を機械的に加工した場合、加工後の磁気特性 (特に保磁力）が加工面の方位に依存して大きく変化することを見出した。

[0114] 加工面の方位または加工方向によって保磁力の低下が大きく進んだり、小さく抑えられたりする理由は、 R Fe B結晶粒が有している結晶構造の異方性に関係がある。

2 14

正方晶の R Fe B結晶には、図 8に示すように、 Nd原子 (希土類原子 R)が相対的に多く位置する層と、 Fe原子が相対的に多く位置する層とが存在して、る。

[0115] 以下、 Nd原子が相対的に多く位置する層を「Nd層」と称し、 Fe原子が相対的に多く位置する層を「Fe層」と称することにする。これらの Nd層及び Fe層は、結晶の磁ィ匕容易軸に垂直であるため、粉末成形に際して外部磁界によって配向された各 R Fe

2 14

B結晶粒において、磁界配向方向（配向後の磁ィ匕容易軸方向に等しい方向）に略垂直な面内に Nd層および Fe層が広がっている。言い換えると、磁界配向された異方性の R Fe B系焼結磁石においては、磁界配向方向に垂直な平面に沿って Nd原子

2 14

が配列した層と、磁界配向方向に垂直な平面に沿って Fe原子が配列した層とが交互に存在してヽること〖こなる。

[0116] このような R Fe B系焼結磁石を機械的に加工し、平坦な加工表面を形成した場合

2 14

、その加工表面は、 Nd層や Fe層に平行に形成されるときと、 Nd層や Fe層を横切るように形成されるときに分かれる。

[0117] 図 9 (a)は、粉末成形時に配向された焼結磁石ブロック 10の斜視図である。図中の黒い矢印は、磁界配向方向を示している。焼結磁石ブロック 10に含まれる多数の R

2

Fe B結晶粒 (不図示）は、この磁界配向方向に配向しており、各 R Fe B結晶粒の

14 2 14 磁化容易軸は磁界配向方向に揃って、る。

[0118] 図 9 (b)は、加工表面が磁界配向方向に平行となるように焼結磁石ブロック 10をカロェする場合を示している。これに対し、図 9 (c)は、加工表面が磁界配向方向と垂直となるように焼結磁石ブロック 10を加工する場合を示している。図中の破線は、焼結磁石ブロック 10の切断面に相当する面の位置を示しており、焼結磁石ブロック 10は、切断面を境にして複数の焼結磁石 (板状部分） 10a、 10bに分離される。焼結磁石ブロック 10を例えばワイヤソ一によつて複数の焼結磁石 10a、 10bに切断.分離する場合は、ワイヤソ一は図中の破線で示される面に沿って焼結磁石ブロック 10を切断加工することになる。

[0119] 図 9 (d)および (e)は、焼結磁石ブロック 10から切り出された個々の焼結磁石 10a、 10bの断面を示す図であり、水平方向に延びる多数の実線により、 Nd層および Fe層の存在を模式的に示している。図 9 (d)は、加工表面 (破線） 20aが Nd層および Fe層を垂直に横切っている場合を示しており、図 9 (e)は、加工表面 (破線） 20bが Nd層および Fe層に平行である場合を模式的に示して！/、る。

[0120] R— Fe— B系焼結磁石の保磁力は、粒界相に存在する希土類リッチ相 (R—リッチ相）に強い影響を受けることが知られている。焼結磁石に含まれる大部分の R Fe B

2 14 結晶粒は R—リッチ相によって囲まれている力機械カ卩ェによって一部が露出した R

2

Fe B結晶粒では、その露出面 (カ卩工面）が R—リッチ相によって囲まれていない状態

14

にある。周囲が R—リッチ相（粒界相）によって囲まれた R Fe B結晶粒（主相）では、

2 14

粒界相が主相における逆磁界の発生を抑える機能を発揮している。このような粒界相の働きは、原料合金に添加する不純物元素によって高められることも知られている。したがって、適切な不純物を添加することにより、上記の粒界相の機能が高められる結果、保磁力も向上することになる力上述のように、機械的加工によって露出した主相では、逆磁界の発生を適切に抑制する別の機構が必要になる。

[0121] 図 10 (a)および (b)は、それぞれ、図 9 (a)および (b)に対応する断面図であり、焼結磁石 10aおよび 10bにおける R Fe B結晶粒を模式的に拡大して示している。個

2 14

々の R Fe B結晶粒を示す部分の内部に記載している複数の横線は、 Nd層を模試

2 14

的に示している。図 10 (a)および (b)に示すいずれの場合においても、 R Fe B結晶

2 14 粒の Nd層は、磁界配向方向に垂直に描かれている。

[0122] 本願発明者は、 R Fe B系焼結磁石の保磁力が加工表面 20a、 20bの方位によつ

2 14

て変化する原因を次のように考える。すなわち、図 10 (b)に示すように、加工表面 20 bが Nd層に平行である場合、加工表面 20bの近傍に位置する多数の R Fe B結晶

2 14 粒のうち R—リッチ相で覆われてヽな、面 (力卩ェ表面 20b)で保磁力の低下が生じても、その影響は当該 Nd層にとどまり、他の Nd層による保磁力の低下を誘起することはない。この結果、加工による保磁力低下はカ卩ェ表面 20bの極薄い領域のみで生じ、 R Fe B結晶粒の全体で磁ィ匕が容易に反転することはない。

2 14

[0123] これに対して、図 10 (a)に示すように、加工表面 20aが多数の Nd層を横切る場合、加工表面 20aの近傍に位置する多数の R Fe B結晶粒のうち R—リッチ相で覆われ

2 14

ていない面 (力卩ェ表面 20a)で保磁力の低下が生じると、その影響は、各 Nd層の端部から内部に伝わり、 R Fe B結晶粒に含まれる全体または大部分の Nd層において

2 14

保磁力を低下させる。これは、 R Fe B結晶粒における保磁力発現メカニズムが-ュ一クリエーション型であり、外部磁界による磁ィ匕反転が加工表面 20aから Nd層によつて速やかに内部に伝搬するためである。この結果、弱い外部磁界のもとでも、加工表面 20aの近傍に位置する R Fe B結晶粒の磁化が容易に反転され、磁石表面にお

2 14

ける保磁力が低下してしまうことになる。

[0124] このような理解のもとで、各種の実験を行なったところ、加工表面が Nd層に略平行となるように焼結磁石を加工'研磨した場合には、機械加工による保磁力の低下を抑制でき、その抑制効果は研磨による加工面の平滑性が向上するほど、高くなることがわかった。また、加工後における焼結磁石のサイズが大きい場合には、体積に対する表面積の比が小さいため、加工表面での保磁力低下が重大ではなくなる。

[0125] 以上のことから、磁界配向方向に垂直な機械加工'研磨により、表面積 Z体積の比力 2mm ¹以上、体積が 100mm³以下の焼結磁石を作製し、かつ、加工表面の表面粗さ Raが 0. 3 m以下となるように研磨を行なうとき、機械加工による保磁力低下を抑制する効果が顕著に発揮されることになる。前述のように、加工表面で露出する N d層の数は可能な限り少ないことが好ましぐこのことは、加工表面が平滑であることによって達成されやすくなる。加工表面の表面粗さ Raは、 0. 1 m以下であることが好ましい。このような表面粗さ Raは、従来の焼結磁石における研磨後の表面粗さ Ra ( 例えば 5〜20 μ m程度）に比べて格段に小さい。

[0126] このように、本発明では、磁界配向方向に配向した焼結磁石の加工表面が磁ィ匕容易軸を横切るように機械的加工'研磨を行なう。理想的には、加工表面を磁界配向方向に対して垂直に形成する力全ての加工表面を磁界配向方向に対して垂直にすることは困難である。このため、磁界配向方向に平行な方向に加工して形成する加工表面が全体の加工表面に占める比率を 50%以下に設定することが好ましぐ 3 0%以下に設定することが更に好ましい。また、磁界配向方向に平行な表面を広く形成したい場合には、そのような表面は粉末成形によって形成したままにし、機械的な加工を行なわな、ようにしてもょ、。

[0127] なお、機械加工によって微小磁石の表面に形成された変質加工層（損傷層）上に、以下に示す特定の金属または合金の層を堆積することにより、変質加工層（特に変質加工層に位置する結晶粒界中）の欠陥を回復させ、磁気特性を改善することが可能であることもゎカゝつた。微小磁石表面に堆積することが好まヽ金属または合金は、 Ti、 V、 Cr、 Mn、 Cu、 Zn、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ru、 Rh、 Pd、 Ag、 In、 Sn、 Ta、 W、 Re、 Ir、 Pt、 Au、およびからなる群から選択された少なくとも 1種の元素を主として含有する。より好ましくは、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 Wからなる群から選択された少なくとも 1種の元素を主として含有する。なお、不可避的に混入する不純物を含有していても良い。

[0128] 堆積する金属膜は可能な限り薄いことが望ましい。膜厚は、磁束密度の低減が約 1 %程度に抑えられる範囲に設定することが好ましぐ膜厚の上限は例えば 4 mである。しかし、あまり薄いと所定の耐食性が確保できなくなるおそれがあるため、膜厚の下限は 0. 5 μ m以上であることが望ましい。より好ましい膜厚の範囲は、 1 μ m以上 3 μ m以下である。金属膜の堆積を行なう前に、磁石の加工表面に対して洗浄、脱脂、逆スパッタリングなどの公知の清浄ィ匕処理を施してもよい。なお、堆積する金属膜は、一層構造である必要は無ぐ異なる種類の金属層からなる積層構造を有していてもよい。この場合、特に重要な役割を担う層は、磁石の加工面に接する最下層と、外気に接する最上層である。最下層の材料は磁石特性の回復という観点力選択され、最上層は耐腐食性などの観点力選択され得る。種々の金属材料のなかでも、 Ti は、磁石特性回復の観点からだけではなぐ耐腐食性や人体に無害であるなどの観点からも優れている。極微小磁石を医療に用いる場合、 Tiは極めて優れたコーティング材料である。

[0129] 以下、本発明の好ましい実施形態を説明する。

[0130] (1)表面積 Z体積比

一辺 2mmの立方体の磁石では、その体積が 8mm³であるため、表面積/体積比は 3mm 、ある。円筒形状磁石の場合には、同一体積の立方体に比べ、表面積/ 体積比が相対的に大きくなるため、表面に加工変質層が形成されると、減磁曲線の角型性劣化や保磁力低下が生じやすくなる。現在、市販の携帯電話用振動モータに搭載されている円筒型磁石の外径、内径、および長さは、それぞれ、 2. 5mm、 1 mm、および 4mm程度であり、その体積は約 16. 5mm³に相当する。したがって、この磁石の表面積/体積比は 2mm ¹以上である。 [0131] このように磁石体積が減少してゆくと、表面積 Z体積比は 2mm ¹を超えて大きくなり、将来的には 3mm ¹以上に増加してゆくことが予想される。このような超小型磁石では、本発明による表面改質が顕著な効果を発揮する。

[0132] なお、現在、市販の携帯電話用振動モータに搭載されている Nd—Fe— B系磁石の（BH) は約 240kjZm³である力本発明の磁石によれば、 280kjZm³以上、例 max

max

[0133] 一方、表面積/体積比が 3mm ¹未満の磁石では、本発明による磁石特性改善の余地が小さいので、本発明による製造コストの増加を考慮すると、従来の製造方法を適用して製造することが好ま U、。

[0134] (2)加工方法

本発明で採用し得る機械的加工方法の典型例は、ワイヤソー、ブレードソー、サーフェスグラインダー、ラッピングであるが、これに限定されず、他の機械的加工方法を用いても良い。

[0135] 機械的加工は、形成される切断面が、図 9 (c)を参照して説明したように、磁界配向方向に垂直または垂直に近、角度をなすように行なうことが重要である。より具体的には、加工表面のうち磁界配向方向を横切る面に立てた法線と磁界配向方向との角度は、 30° 以下であることが好ましい。

[0136] なお、希土類焼結磁石材料は脆性であり、加工時に脱粒を生じやすい。このような脱粒が過度に生じると、加工表面における磁石特性の劣化を避けることができなくなる。本発明では、切断加工や切削加工の後、精度の高い研磨加工を行すことにより、加工表面の表面粗さ Raを 0. 3 m以下に平滑ィ匕する必要がある。

[0137] (3)磁石組成

本発明の効果が発揮される磁石は、ニュークリエーション型の保磁力発生機構を示す R— Fe— B系希土類磁石である。ここで、 Rは、希土類元素の少なくとも 1種類の元素であり、希土類元素 Rは、 Ndおよび Zまたは Prを含むことが好ましぐ必要に応じて Dyおよび Zまたは Tbを含む。具体的に組成としては、 Nd— Fe— B系磁石として現在広く普及している磁石の組成を採用することができる。この材料系の磁石では、磁束密度と保磁力のバランス力希土類元素 Rに含まれる Ndの Dy (または Tb)による置換率で調整され得る。

[0138] 本発明の対象となる磁石は、小型のァクチユエータゃモータに用いられることが多いため、高トルクのための高磁束密度が要求されることが多い。したがって、そのような用途では、希土類元素 Rが Dyを含まないか、含む場合でも Dyの含有量は少なくともよい。一方、 Dyおよび Zまたは Tbが含有すると、金属膜の堆積による保磁力向上効果が顕著に得られるため、保磁力を高めるために、磁石全体の 2%未満の Dyおよび Zまたは Tbを含有することか好ま、。

[0139] 本発明の焼結磁石には、例えば特公昭 59— 64733号公報に開示されているような公知の組成を有する R— Fe— B系焼結磁石が好適に用いられる。 R— Fe— B系焼結磁石は、希土類元素お硼素 B、および Feを主として含む組成を有している。より具体的には、 Rが全体の 8〜30at%、 Bが全体の 2〜28at%、残部が実質的に Feを占める。 Feの一部（50%以下）は、 Coによって置換されていてもよい。また、 Bの一部が炭素 Cによって置換されていてもよい。希土類元素 Rのうち、 Dyおよび Tbの合計が希土類元素 R全体の 0. 3at%以上、残部が Ndおよび Zまたは Prであることが好ましい。組成のより好ましい範囲は、 Rが 13〜15at%、 Bが 5. 5〜7at%である。

[0140] 本発明に用いられる加工する前の焼結磁石は、種々の粉末冶金的製造方法によつて作製される。具体的には、原料合金の溶製、粉砕、磁場中成形、焼結、および時効処理などの工程を経て作製される。

[0141] (実施例 5)

以下、本発明の実施例および比較例を説明する。

[0142] 組成式が Nd -Fe —B (重量％)で示される複数の焼結磁石ブロックを作製

31.3 67.7 1.0

した後、各ブロックを機械的に加工することにより、 4mm X 6mm X 0. 3mmの寸法を有する薄板状の希土類磁石素材 (以下、「磁石試験片」と称する。）を作製した。各磁石試験片における表面積/体積の比は 7.

体積は 7. 2mm³である。この機械的加工は、 φ θ. 5mmのワイソーを用いて行なった。ワイヤソ一によつて形成する切断面の方位は、図 9 (b)または図 9 (c)に示すように、磁界配向方向に垂直または平行に設定した。

[0143] 図 11 (a)は、比較例に関する減磁曲線を示すグラフである。一方、図 11 (b)はワイャソ一による切断後、研磨工程前の実施例に関する減磁曲線を示すグラフであり、図 11 (c)は、研磨工程後の実施例に関する減磁曲線を示すグラフである。研磨工程は、加工表面の表面粗さ Raが 0. 3 m以下になるように、両面ラップ機で平均粒径 1 μ mのダイヤモンド砲粒を用いて行なった。

[0144] 図 11から明らかなように、図 9 (b)に示すように加工した試料 (比較例）に比べ、図 9

(c)に示すように加工した試料 (実施例）では、高い保磁力が得られ、減磁曲線の角形性も改善された。また、機械加工直後における磁石特性に比べ、研磨後の磁石特性は保磁力が高まった。加工表面の表面粗さ Raが 0. 6 mを超えると、研磨による角形性改善効果は観察されな力つた。

産業上の利用可能性

[0145] 本発明によれば、微小な焼結磁石にぉ、て問題となる機械加工による磁石特性の劣化を回避できる。今後、高性能極小磁石は電子機器分野や医療分野や広く活用される可能性がある。

Claims

請求の範囲

[1] 表面積 Z体積の比が 2mm ¹以上、体積が 100mm³以下の希土類磁石であって、機械加工により形成された表面と、

前記表面の少なくとも一部を覆う金属膜と、

を備えており、

前記金属膜は、 Ti、 V、 Cr、 Mn、 Cu、 Zn、 Zr、 Nb、 Mo、 Ru、 Rh、 Pd、 Ag、 In、 S n、 Ta、 W、 Re、 Ir、 Pt、 Au、およびからなる群から選択された少なくとも 1種の金属または合金から形成されている、希土類磁石。

[2] R—Fe— B系希土類磁石材料 (Rは少なくとも 1種類の希土類元素)から構成され、前記希土類元素 Rは、 Ndおよび Prの少なくとも一方を必須元素として含有する、請求項 1に記載の希土類磁石。

[3] 表面積/体積の比が 2mm ¹以上、体積が 100mm³以下の希土類磁石を製造する方法であって、

機械加工により形成された表面を用意する工程 (A)と、

前記表面の少なくとも一部を覆うように金属膜を前記表面上に堆積する工程 (B)とを含み、

前記金属膜は、 Ti、 V、 Cr、 Mn、 Cu、 Zn、 Zr、 Nb、 Mo、 Ru、 Rh、 Pd、 Ag、 In、 S n、 Ta、 W、 Re、 Ir、 Pt、 Au、およびからなる群から選択された少なくとも 1種の金属または合金から形成されて!、る、希土類磁石の製造方法。

[4] 前記工程 (A)は、希土類磁石素材に対し、切断、穴あけ、研肖 ij、および Zまたは表面研磨の処理を行なう工程を含む、請求項 3に記載の製造方法。

[5] 前記工程 (B)は、

前記機械加工により形成された表面を有する希土類磁石素材を減圧槽内に支持する工程 (bl)と、

前記希土類磁石素材の前記表面に対し、前記金属または合金の蒸気又は微粒子を飛来させる工程 (b2)と、

を含む、請求項 3または 4に記載の製造方法。

[6] 前記工程 (b2)は、前記金属または合金力もなる複数のターゲットをスパッタするェ程を含む、請求項 5に記載の製造方法。

[7] 前記工程 (b2)は、

前記金属または合金を溶融し、蒸発させることにより、微粒子を生成する工程と、前記微粒子をイオン化して前記表面に衝突させる工程を含む、請求項 6に記載の製造方法。

[8] 前記工程 (bl)は、複数の前記希土類磁石素材を搭載した支持部材を前記減圧槽内に配置する工程を含む請求項 5から 7のいずれかに記載の製造方法。

[9] 前記工程 (b2)は、前記支持部材の運動を行なうことにより、前記支持部材に対する前記希土類磁石素材の相対位置関係を変化させる工程を含む、請求項 8に記載の製造方法。

[10] 前記工程 (b2)は、前記支持部材の運動を行なうことにより、前記支持部材上で前記希土類磁石素材を転動させる工程を含む、請求項 9に記載の製造方法。

[11] 前記支持部材の運動は、前記支持部材の回転および Zまたは振動である請求項 9 または 10に記載の製造方法。

[12] 前記支持部材上に搭載される前記希土類磁石素材の個数は 100以上である、請求項 8に記載の製造方法。

[13] 表面積/体積の比が 2mm ¹以上、体積が 100mm³以下の希土類焼結磁石であつて、

磁界配向方向に配向した R— Fe— B系強磁性相 (Rは少なくとも 1種類の希土類元素)と、

前記 R— Fe— B系強磁性相の粒界に位置する粒界相と、

機械加工によって形成された加工表面と、

を備え、

前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面は、表面粗さ Raが 0. 以下となるように研磨されている、希土類焼結磁石。

[14] 前記カ卩ェ表面のうち前記磁界配向方向に平行な面の面積は、前記加工表面の総面積の 50%以下である、請求項 13に記載の希土類焼結磁石。

[15] 前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面に立てた法線と前記磁界配向方向との角度は 30° 以下である、請求項 13または 14に記載の希土類焼結磁石。

[16] 前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面は平坦である請求項 15に記載の希土類焼結磁石。

[17] 前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面は前記磁界配向方向を垂直に横切っている請求項 16に記載の希土類焼結磁石。

[18] 厚さ方向が前記磁界配向方向に平行であり、かつ厚さが lmm以下の平板形状を有しており、

前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面は、平板形状の上面および下面の少なくとも一方である、請求項 13に記載の希土類焼結磁石。

[19] 前記加工表面の少なくとも一部を覆う金属膜を備え、

前記金属膜は、 Ti、 V、 Cr、 Mn、 Cu、 Zn、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ru、 Rh、 Pd、 Agゝ I n、 Sn、 Ta、 W、 Re、 Ir、 Pt、 Au、およびからなる群から選択された少なくとも 1種の金属または合金力も形成されている、請求項 13から 18のいずれかに記載の希土類磁石。

[20] 表面積/体積の比が 2mm ¹以上、体積が 100mm³以下の希土類焼結磁石を製造する方法であって、

磁界配向方向に配向した R— Fe— B系強磁性相 (Rは少なくとも 1種類の希土類元素）と、前記 R— Fe— B系強磁性相の粒界に位置する粒界相とを備える希土類焼結磁石ブロックを用意する工程と、

前記希土類焼結磁石ブロックに対して機械加工を施すことにより、前記磁界配向方向を横切る面を含む加工表面を形成する工程と、

前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面を研磨することにより、研磨面の表面粗さ Raを 0. 3 m以下にする工程と、

を含む希土類焼結磁石の製造方法。

[21] 前記カ卩ェ表面のうち前記磁界配向方向に平行な面の面積は、前記加工表面の総面積の 50%以下である、請求項 20に記載の製造方法。

[22] 前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面に立てた法線と前記磁界配向方向との角度を 30° 以下に設定する請求項 20または 21に記載の製造方法。

[23] 前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面を平坦に加工する請求項 22に記載の製造方法。

[24] 前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面は前記磁界配向方向を垂直に横切っている請求項 23に記載の製造方法。

[25] 厚さ方向が前記磁界配向方向に平行であり、かつ厚さが lmm以下の平板形状を有しており、前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面は、平板形状の上面および下面の少なくとも一方となるように、前記焼結磁石ブロックを加工する請求項 2

0に記載の製造方法。

[26] Ti、 V、 Cr、 Mn、 Cu、 Zn、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ru、 Rh、 Pd、 Ag、 In、 Sn、 Ta、 Wゝ

Re、 Ir、 Pt、 Au、および B もなる群力も選択された少なくとも 1種の金属または合金力ゝら形成されている金属膜を前記加工表面の少なくとも一部に堆積する工程を更に含む、請求項 20から 25の、ずれかに記載の製造方法。