WO2006100968A1 - 成膜方法及び成膜装置並びに永久磁石及び永久磁石の製造方法 - Google Patents

成膜方法及び成膜装置並びに永久磁石及び永久磁石の製造方法 Download PDF

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chamber
film
temperature
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Hiroshi Nagata
Yoshinori Shingaki
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Ulvac, Inc.
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    • H01F1/0571—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes

Definitions

  • the present invention relates to a film forming method, a film forming apparatus, a permanent magnet, and a method for manufacturing a permanent magnet.
  • the present invention relates to a film forming method, a film forming apparatus, a permanent magnet, and a method for manufacturing a permanent magnet, and particularly contains at least one of Dy and Tb on the surface of an iron-boron-rare earth sintered magnet.
  • the present invention relates to a film forming method and a film forming apparatus suitable for forming a metal evaporation material containing at least one of Dy and Tb on the magnet surface at high speed.
  • Nd-Fe-B sintered magnets are inexpensive because they are made of a combination of iron and Nd and B elements that are inexpensive, abundant in resources, and can be stably supplied.
  • the maximum energy product is about 10 times that of ferrite magnets
  • Nd_Fe_B sintered magnets have a Curie temperature as low as about 300 ° C, so depending on the product used, the temperature may rise above a certain temperature. The problem of demagnetization due to heat occurs.
  • Dy and Tb are applied to a predetermined film thickness (3 ⁇ m depending on the volume of the magnet) over the entire surface of the Nd_Fe_B sintered magnet processed into a predetermined shape such as a rectangular parallelepiped. And then heat treatment at a predetermined temperature to diffuse the Dy and Tb deposited on the surface to the grain boundary phase of the magnet and distribute it uniformly.
  • a predetermined film thickness 3 ⁇ m depending on the volume of the magnet
  • Non-patent ⁇ ffl ⁇ l Improvement of coercivity on thin Nd2Pel4B sintered permanent mag nets Z-Park, Tohoku University Hiroshi thesis March 23, 2000)
  • the sputtering method has a poor target utilization efficiency and yield of the metal evaporation material to be deposited, so that it is difficult to achieve a stable supply that is scarce in terms of resources. Is the right one.
  • a mechanism for rotating the magnet is provided in the sputtering apparatus. It is necessary to make the sputtering equipment expensive, and in combination with the production of expensive Dy and Tb targets that are scarce in resources, it leads to high magnet manufacturing costs.
  • the first object of the present invention is to form a film at a high speed on the surface of an iron boron rare earth magnet having a predetermined shape while effectively using the film forming materials Dy and Tb. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a permanent magnet and a method for manufacturing the permanent magnet that can improve the productivity and manufacture the permanent magnet at a low cost.
  • the second object of the present invention is that the yield of the metal evaporation material to be deposited is high, and the film can be deposited almost uniformly at high speed over the entire surface of the film-formed object having a predetermined shape.
  • An object of the present invention is to provide a film forming method and a film forming apparatus suitable for forming a film of Dy or Tb on a surface of a predetermined shape iron boron rare earth magnet. Means for solving the problem
  • the film forming method of the present invention heats a processing chamber and evaporates a metal evaporation material previously disposed in the processing chamber to form a metal vapor atmosphere in the processing chamber.
  • the film formation held below the temperature in the processing chamber is carried into this processing chamber, and the metal evaporation occurs on the surface of the film formation due to the temperature difference between the processing chamber and the film formation.
  • a second step of selectively depositing material is carried into this processing chamber.
  • the metal thin film is selectively deposited on the surface of the deposition object due to the temperature difference between the processing chamber and the deposition object.
  • the yield of the metal evaporation material is high, and the film can be formed at high speed over the entire surface of the film-formed object having a predetermined shape.
  • the film may be formed at a higher speed.
  • the film forming apparatus of the present invention includes a processing chamber configured so that the inside can be heated substantially uniformly by a heating means, a preparation chamber communicating with the processing chamber, a processing chamber, and a preparation chamber.
  • Vacuum exhaust means for maintaining a degree of vacuum shielding means movable between an open position where the processing chamber and the preparation chamber communicate with each other and a closed position where the processing chamber is sealed, and a film-forming object in the processing chamber and the preparation chamber
  • a transfer means that allows the processing chamber to be sealed when the film formation object is moved to the processing chamber at the open position of the shielding means, and the processing chamber is closed at the closed position of the shielding means.
  • the metal evaporation material previously placed in the processing chamber is evaporated to form a metal vapor atmosphere, the shielding means is moved to the open position, and the film formation in the preparation chamber is moved to the processing chamber by the transfer means. Due to the temperature difference between the processing chamber and the film formation object. Characterized by being configured to selectively attach depositing metallic evaporated material.
  • the processing chamber and the preparation chamber are evacuated to a predetermined degree of vacuum via the vacuum evacuation means.
  • the shielding means after moving the shielding means to the closed position to seal the processing chamber, when the processing chamber is heated, the metal evaporation material previously disposed in the processing chamber evaporates to form a metal vapor atmosphere in the processing chamber.
  • the shielding means is moved to the open position, and the film-forming object is moved from the preparation chamber to the processing chamber by the transfer means.
  • a film-deposited material that is kept below the temperature in the processing chamber for example, a room-temperature film-forming material
  • metal atoms in the metal vapor atmosphere are selectively accelerated only on the surface of the film-forming material. It adheres and is deposited.
  • the yield of the metal evaporation material to be deposited is high, and the film can be selectively deposited at high speed over the entire surface of the deposition target having a predetermined shape.
  • the processing chamber is disposed in a vacuum chamber provided with other evacuation means, and is defined by a heat equalizing plate formed so that one surface is open. If a heat insulating material is provided so as to surround the plate, a heating means is provided between the heat equalizing plate and the heat insulating material, and the heat equalizing plate is heated by the heating means, the heat insulating material in vacuum
  • the treatment chamber may be heated substantially uniformly by heating the soaking plate surrounded by ⁇ with a heating means and indirectly heating the treatment chamber through the soaking plate.
  • the preparatory chamber is provided with a gas introduction means that enables the introduction of an inert gas, the inert gas is introduced into the preparatory chamber via the gas introduction means, and the processing chamber has a negative pressure with respect to the preparatory chamber. If the metal evaporation atmosphere is formed in the processing chamber, the processing chamber and the preparation chamber are moved when the shielding means is once moved to the open position in order to carry the deposition object into the processing chamber. The pressure difference between and the metal evaporation material may be prevented from flowing into the preparation chamber.
  • the preparation chamber is provided with gas introduction means that enables introduction of He gas, and He gas is introduced into the preparation chamber via the gas introduction means, so that the processing chamber is substantially omitted from the preparation chamber.
  • the pressure may be the same.
  • the shielding means is once moved to the open position in order to carry the film formation object into the processing chamber, the difference in specific gravity between the processing chamber and the preparation chamber The metal evaporation material can be prevented from flowing into the preparation chamber.
  • the processing chamber is disposed below the preparation chamber.
  • An arrangement means is provided that enables the metal evaporation material to be arranged in the processing chamber, and when the object to be processed is moved to the processing chamber by the conveying means, the metal evaporation material is surrounded by the periphery of the film formation object. If the arrangement means is formed in an annular shape so that the metal evaporation material is disposed, the metal evaporation material can be uniformly heated at any part of the arrangement means, so that a film can be formed with a more uniform film thickness.
  • plasma generation means may be provided in the preparation chamber so that the surface of the film to be deposited can be tallyed by plasma.
  • the metal evaporation material is one of Dy and Tb or an alloy containing at least one of Dy and Tb, and the film-formed material is an iron-boron rare earth-based sintered magnet having a predetermined shape. Is desirable.
  • Permanent magnets characterized by including Production method.
  • the processing chamber is heated to form a metal vapor atmosphere.
  • a magnet maintained at a temperature lower than the temperature in the processing chamber for example, a normal temperature magnet, is carried into the processing chamber.
  • a normal temperature magnet is carried into a processing chamber heated to a high temperature, metal atoms including Dy and Tb in a metal vapor atmosphere are selectively deposited and deposited only on the magnet surface. In this state, the magnet is held for a predetermined time until it reaches a predetermined temperature, and then evaporation is stopped.
  • the metal evaporation material containing at least one of Dy and Tb with a predetermined film thickness can be formed on the magnet surface at a high speed, thereby improving productivity.
  • the metal evaporation material containing at least one of Dy and Tb selectively adheres and accumulates only on the magnet surface, so that it is possible to effectively use Dy and Tb which are scarce in resources and expensive, and consequently the production cost of the permanent magnet. Can be reduced.
  • the metal evaporating material containing at least one of Dy and Tb may be formed on the magnet surface at high speed.
  • the pressure in the processing chamber may contain inert gas in addition to the vapor of the metal evaporation material containing at least one of Dy and Tb, but Dy, in which the total pressure in the processing chamber is saturated,
  • the film can be formed at the highest speed.
  • the metal evaporation material is Nd, Pr, Al, Cu, Ga, Ta It is desirable to further contain at least one of them. According to this, for example, the coercive force can be further increased as compared with a permanent magnet produced by performing a heat treatment after forming a film of Dy alone.
  • the predetermined temperature of the magnet is 250 ° C. or lower or 450 ° C. or higher. At temperatures below 250 ° C, distortion due to abnormal thermal expansion is reduced, and the film deposited on the magnet surface is less likely to peel off.
  • part of the magnet melts, improving the adhesion between the magnet and at least one of Dy and Tb deposited on the magnet surface, and deposited on the magnet surface. Peeling of the film is difficult to occur.
  • the process further includes a step of cleaning the surface of the magnet held below the temperature in the processing chamber in a vacuum atmosphere prior to carrying the magnet into the processing chamber, for example, an oxide film on the surface of the magnet is formed.
  • the adhesion strength of the metal evaporation material containing either Dy or Tb to the magnet surface can be increased, and Dy or Tb deposited on the surface can be removed from the crystal grain boundary in the diffusion process. It may be possible to diffuse the phase and spread it evenly.
  • the temperature in the processing chamber is preferably set in a range of 1000 ° C to 1700 ° C.
  • the temperature is lower than 1000 ° C, the vapor pressure cannot be reached so that a metal evaporation material containing at least one of Dy and Tb can be formed on the magnet surface at high speed.
  • the temperature exceeds 1700 ° C, the magnet film formation time becomes too short to form a uniform film.
  • the particle size of the metal evaporation material disposed in the processing chamber is in the range of 10 to 100 Ozm. Below 10 zm, it is difficult to handle ignitable Dy and Tb grains. On the other hand, when it exceeds 1000 zm, the surface area becomes relatively small. Evaporation takes time.
  • the permanent magnet of the present invention has an iron-boron rare-earth magnet having a predetermined shape, and a vapor atmosphere is formed by evaporating a metal evaporation material containing at least one of Dy and Tb on the surface of the magnet. Is formed in the processing chamber, and a magnet held at a temperature lower than the temperature in the processing chamber is carried into the processing chamber, and the magnet surface is heated by the temperature difference between the processing chamber and the magnet until the magnet reaches a predetermined temperature. The metal evaporation material is selectively deposited and deposited, and then heat treatment is performed to diffuse at least one of Dy and Tb on the magnet surface into the grain boundary phase of the magnet.
  • the conventional neodymium magnet is composed of three phases of the main phase, Nd-rich phase, and B-rich phase. At least one of Dy and Tb is added to the Nd-rich phase at the grain boundary where the corrosion resistance and weather resistance are weak. Due to the presence of the rich phase containing, in combination with the presence of the rich phase on the magnet surface, it becomes a permanent magnet having extremely strong corrosion resistance and weather resistance.
  • the surface of the magnet is covered with the rich phase, and the rich phase is included in the range of 1 to 50% at the crystal grain boundary. If the rich phase is included in the grain boundary beyond the range of 50%, the maximum energy product, the residual magnetic flux density and the coercive force showing the magnetic characteristics are remarkably lowered.
  • the permanent magnet and the method for manufacturing a permanent magnet according to the present invention effectively utilize the film-forming materials Dy and Tb, and the surface of the iron-boron rare-earth magnet having a predetermined shape.
  • the film can be formed at a high speed to improve productivity, and can be manufactured at a low cost.
  • it has the effect of having extremely strong corrosion resistance and weather resistance without an additional protective film.
  • the film forming method and film forming apparatus of the present invention have a high yield of the metal evaporation material to be formed, and can form a film almost uniformly at high speed over the entire surface of the film-formed object having a predetermined shape.
  • it is suitable for depositing a metal evaporation material containing Dy or Tb on the surface of a magnet having a predetermined shape of iron, boron, and rare earth, and has an effect.
  • a metal evaporation material such as Dy or Tb is selectively applied to the surface of the workpiece S, which is a sintered magnet of iron-boron rare earth, for example. It is a film forming device suitable for high-speed film formation.
  • the film forming apparatus 1 is configured by connecting a processing chamber 2 and a preparation chamber 3 in the vertical direction.
  • the processing chamber 2 located on the upper side is arranged in a cylindrical vacuum chamber 11 that can be maintained at a predetermined degree of vacuum via a vacuum exhaust means 11a such as a turbo molecular pump, a cryopump, or a diffusion pump.
  • the processing chamber 2 is defined by the soaking plate 21 processed into a cylindrical shape so that the lower surface is opened, and communicates with the preparation chamber 3 through the opening on the lower surface.
  • the vacuum chamber 11 is provided with a heat insulating material 22 made of carbon so as to surround the periphery of the heat equalizing plate 21 except for the opened lower surface.
  • a plurality of electric heaters 23 using W are provided to constitute heating means.
  • the soaking plate 21 surrounded by the heat insulating material 22 in the vacuum is heated by the heating means 23, and the inside of the processing chamber 2 is indirectly heated through the soaking plate 21, thereby Can be heated substantially evenly.
  • a tray 24 having a concave cross section in which the metal evaporating material is disposed is provided, and constitutes an arrangement means.
  • the saucer 24 is formed in an annular shape so that the metal evaporation material can be placed around the deposition target S that is moved into the processing chamber 2 by a transfer means described later, and is formed on the inner wall surface of the heat equalizing plate 21. Installed.
  • the metal evaporating material is appropriately selected according to the film to be deposited on the surface of the deposition target S. For example, granular materials are evenly arranged in the circumferential direction of the tray 24. Note that the trays 24 need not be formed in an annular shape and are arranged at equal intervals in the circumferential direction.
  • a first space 4 is formed below the processing chamber 2, and a shielding means 5 is provided in the first space 4.
  • the shielding means 5 is composed of a valve body 51 and a drive means 52 such as an air cylinder for driving the valve body 51.
  • the drive means 52 allows the valve body 51 to communicate with the processing chamber 2 and the preparation chamber 3. (The state shown in FIG. 1), the valve body 51 is movable between a closed position where the processing chamber 2 is sealed by contacting the peripheral edge of the opening formed in the top plate 41 defining the first space 4 It becomes.
  • the valve body 51 is provided with second heating means (not shown).
  • a second space 3a is provided below the first space 4, and a gate valve (not shown) is provided on the side wall 30 that defines the second space 3a.
  • the gate valve is opened and closed. Then, the deposition object S is carried in and out.
  • the deposition target S is held by the holding means 6.
  • the holding means 6 includes three struts 61 provided in the vertical direction at predetermined intervals on the same circumference, and each strut 61 with a predetermined distance above the lower end force of the strut 61. It is composed of two mounting tables 62 that are horizontally supported and supported by. Each strut 61 is configured such that the diameter of the strut 61 is small so that the heat conduction is small. This is to make it difficult for heat from the pressing member 74 described later to be transmitted to the sintered magnet through the support 61.
  • the mounting table 62 is formed of a wire rod having a diameter of ⁇ ⁇ . 1 to 10 mm so that a film can be formed on the surface of the deposition object S mounted on the mounting table 62 on the mounting table 62 side. They are arranged in a grid pattern. Further, the interval between the mounting tables 62 is set in consideration of the height of the film formation target S to be mounted.
  • the holding means 6 is provided in the second space 3a, and is installed on a disk 63 having an opening 63a through which a support base, which will be described later, can be inserted.
  • the disk 63 is provided in the processing chamber 2. It is placed on the ring-shaped support member 64 and is mounted.
  • a third space 3b is formed below the second space 3a, and the second spaces 3a and 3b constitute the preparation chamber 3.
  • a vacuum exhaust means 31 such as a turbo molecular pump, a cryopump or a diffusion pump is connected to the preparation chamber 3, and the processing chamber 2 communicated with the preparation chamber 3 via the first space 4 by the vacuum exhaust means 31.
  • the inside can be maintained at a predetermined degree of vacuum.
  • Driving means 71 such as an air cylinder is provided at the bottom of the preparation chamber 3, and a circular support base 73 is attached to the tip of the shaft 72 projecting into the preparation chamber 3.
  • the driving means 71 and the support base 73 This constitutes the transfer means 7, and the support base 73 can be raised and lowered between a predetermined position (lowering position) in the preparation chamber 3 and a predetermined position (upward position) in the processing chamber 2.
  • a pressing member 74 having a reverse T-shaped cross section is provided, which is positioned below the support base 73.
  • the pressing member 74 lifts the disc 63 upward when the transport means 7 is moved to the raised position, and seals (not shown) such as a metal seal provided on the outer peripheral edge of the disc 63 2) is pressed against the peripheral edge of the opening formed in the top plate 41 to serve to seal the processing chamber 2.
  • the pressing member 74 is provided with third heating means (not shown).
  • the second space 3a constituting the preparation chamber 3 is provided with plasma generating means having a coil (not shown) connected to a high-frequency power source and gas introducing means 32 for introducing an inert gas.
  • the inert gas is a rare gas such as He or Ar.
  • a plasma is generated in the preparation chamber 3, and a pretreatment for cleaning the surface of the film formation target S by plasma is performed prior to film formation in the processing chamber 2.
  • an electric heater (not shown) using W, for example, is provided in the preparation chamber 3, and the film formation is completed together with the pretreatment for cleaning the surface of the film formation S by heat treatment.
  • the S may be configured to be heat-treated in a vacuum atmosphere.
  • an iron-boron-monolithic sintered magnet which is an object to be deposited, is obtained by a known method.
  • Fe, B, and Nd are blended at a predetermined composition ratio and melted at a high frequency, and then forged to obtain an ingot.
  • the sintered magnet see Fig. 3 (a)
  • the sintered magnet S having a predetermined shape is set on the mounting table 61 of the holding means 6. In this case, it is preferable to place the magnet so that the direction of easy magnetization is parallel to the mounting table 73.
  • Dy which is an evaporation metal evaporation material
  • the particle size of Dy is in the range of 10 to 1000 zm. Below 10 zm, it is difficult to handle ignitable Dy and Tb grains. On the other hand, if it exceeds 1000 ⁇ m, it takes time to evaporate.
  • the total amount of Dy installed in the veg saucer 24, which increases the yield of the evaporated metal evaporation material Dy is determined by the magnet at a predetermined temperature (the metal evaporation material diffuses not only in the crystal grains of the sintered magnet but also in the crystal grain boundaries Required to continue the Dy vapor atmosphere in the processing chamber 2 until the temperature reaches
  • the gate valve provided on the side wall 30 is opened, and the holding means in which the sintered magnet is installed 6 is loaded into the second space 3a and installed on the disk 63a, then the gate vano lev is closed and the vacuum exhaust means l la and 31 are operated to evacuate the vacuum chamber 11, and the preparation chamber 3 and through the first space 4 treatment chamber 2 and a predetermined pressure (e.g., 10 X 10_ 6 Pa) vacuum evacuation until arrival reached.
  • a predetermined pressure e.g. 10 X 10_ 6 Pa
  • the shielding means 5 is moved to the closed position by the driving means 52, the processing chamber 2 is sealed by the valve body 51, and the heating means 23 Then, the second heating means of the valve body 51 in the shielding means 5 is operated to heat the temperature in the processing chamber 2 until the temperature reaches a predetermined temperature.
  • the temperature in the processing chamber should be set in the range of 1000 ° C to 170 ° C. If the temperature is lower than 1000 ° C, the vapor pressure will not reach that which allows Dy to be deposited on the surface of the sintered magnet S at high speed.
  • the film formation time of the sintered magnet S may become too short to form a film uniformly.
  • the temperature of the processing chamber 2 is 12 00. 0-1500. A range of ⁇ is preferable, and a range of 1200 ° C to 1400 ° C is more preferable. In these temperature ranges, a desired film thickness can be formed at high speed.
  • lOPa since convection occurs in the processing chamber 2, as will be described later, when the room-temperature sintered magnet S is carried into the processing chamber, a film is formed over the entire surface.
  • a general vacuum apparatus may be used as a material for the soaking plate 21 that defines the processing chamber 2.
  • the soaking plate 21 defining the processing chamber 2 the holding means 6 held by the sintered magnet S, and the support base 73 of the transfer means 7 are made of materials that do not react with the metal evaporation material to be deposited, for example, Forces made from Mo, W, V, Ta or their alloys, CaO, YO, or rare earth oxides,
  • these materials may be formed as a lining film on the surface of another heat insulating material.
  • an oxide film on the surface of the sintered magnet S is subjected to a pretreatment for surface cleaning.
  • an inert gas such as Ar
  • the gas introduction means 32 for example, lO X lO ⁇ Pa
  • the high frequency power supply is operated. If the plasma is generated in the preparation chamber 3 and the surface of the sintered magnet is cleaned with the plasma, Good.
  • the sintered magnet is brought to a temperature of room temperature to 200 ° C.
  • the driving means 71 of the conveying means 7 is operated to convey the holding means 6 holding the sintered magnet S into the processing chamber 2.
  • the processing chamber 2 is sealed by a sealing material such as a metal seal provided on the outer peripheral edge of the disc 63 coming into contact with the peripheral edge of the opening formed in the top plate 41.
  • an 1OPa Dy saturated steam atmosphere is formed in the processing chamber 2 at 1300 ° C., and this state is maintained for a predetermined time.
  • the sintered magnet S having a temperature lower than that in the processing chamber 3 is carried into the high-temperature processing chamber 2, the sintered magnet S is caused by the temperature difference between the processing chamber 2 and the sintered magnet S.
  • Dy in the vapor selectively adheres to the surface and deposits (film formation process).
  • Dy is deposited at high speed only on the surface of the sintered magnet S (see Fig. 3 (b)).
  • the pressing member 74 of the support base 73 is heated to approximately the same temperature as the heat equalizing plate 21 by the third heating means (not shown), so that Dy in the vapor adheres to the pressing member 74. There is no.
  • the sintered magnet S at room temperature is carried into the processing chamber 2 heated to a high temperature, the sintered magnet S itself is also heated by radiant heat, and therefore, in the processing chamber 2 where a saturated vapor atmosphere is formed.
  • the time required for the sintered magnet S to reach 900 ° C and the required amount on the surface of the sintered magnet S (the “necessary amount” means that Dy diffuses only within the grain boundaries. Improves the magnetic properties of sintered magnets It is the amount to do. ) Is the time until Dy is deposited.
  • Dy enters the grains (the main phase crystal grains) of the sintered magnet S and eventually adds Dy when obtaining a permanent magnet. In the same manner, the magnetic field strength, and hence the maximum energy product indicating the magnetic characteristics, may be greatly reduced.
  • the holding time is preferably set to a time until the maximum temperature force of the sintered magnet S reaches -50 ° C or lower, or 450 ° C or higher. At temperatures below 250 ° C, the strain due to abnormal thermal expansion is reduced, so that the Dy film deposited on the surface of the sintered magnet S does not easily peel off.
  • an inert gas such as Ar is introduced into the preparation chamber 3 through the gas introduction means 32 until the pressure in the preparation chamber 3 reaches a predetermined value (for example, lOOOPa).
  • a predetermined value for example, lOOOPa
  • the driving means 71 moves the support base 73 to the rising position force in the processing chamber 2 to the lowered position in the preparation chamber 3, thereby blocking the shielding means.
  • the valve main body 51 of the shielding means 5 is heated to substantially the same temperature as the soaking plate 21 by a second heating means (not shown), Dy in the vapor will not adhere to the valve main body 51. Les.
  • the pressure in the preparation chamber 3 isolated from the processing chamber 2 via the vacuum exhaust means 31 is a predetermined value.
  • a predetermined temperature e.g., 700 ° C ⁇ 950 ° C
  • a predetermined time for example, 30 minutes
  • a predetermined temperature for example, 500 ° C to 600 ° C
  • Dy was formed over the entire surface of the sintered magnet S, and heat treatment was applied to the surface. Permanent magnets can be obtained by diffusing the deposited Dy into the grain boundary phase of the magnet and spreading it uniformly (see Fig. 3 (c)). In this case, since conventional neodymium magnets tend to crack, the strength of forming a protective film by applying a resin coating such as epoxy resin or PPS resin or surface treatment such as nickel plating is extremely high compared to Nd. Since Dy having weather resistance is present at least on the surface of the sintered magnet S, Dy also serves as a protective film, and becomes a permanent magnet having strong corrosion resistance without an additional protective film. Further, by omitting an additional surface treatment step, coupled with the fact that Dy can be formed on the surface of the magnet at a high speed with a predetermined film thickness, the productivity can be further improved and the cost can be further reduced.
  • a resin coating such as epoxy resin or PPS resin or surface treatment such as nickel plating
  • the surface of the sintered magnet S and the crystal grain boundary have a Dy rich phase (a phase containing Dy in a range of 5 to 80%).
  • the conventional neodymium magnet has a Dy-rich phase in the Nd-rich phase at the grain boundary where the corrosion resistance and weather resistance are weak, consisting of three phases of the main phase, Nd-rich phase, and B-rich phase.
  • the surface of the sintered magnet S is covered with a Dy rich phase, and the grain boundary contains the Dy rich phase in a range of 1 to 50%. If the grain boundary contains a Dy-rich phase exceeding 50%, the maximum energy product, residual magnetic flux density, and coercive force, which exhibit magnetic properties, are significantly reduced.
  • the present invention is not limited to this, and the film-forming method of the present invention and The film deposition apparatus 1 can also be used when depositing other metal evaporation materials.
  • conditions such as the heating temperature and holding time of the processing chamber 2 are appropriately set according to the characteristics of the film formation target and the metal evaporation material to be formed.
  • Tb can be used instead of Dy, and an iron-boron-rare earth sintered magnet can be used by using the film forming method and film forming apparatus of the present invention.
  • Tb metal thin film can be deposited on the surface at high speed and selectively.
  • the diffusion step may be performed in the processing chamber 2.
  • a metal evaporation material that is a film forming material
  • An alloy containing may be used. According to this, after depositing Dy on the surface of the sintered magnet, In particular, the coercive force can be further increased as compared with the permanent magnet obtained by the treatment.
  • Dy and Tb have high melting points, if a material having a lower melting point than Dy and Tb is used, a metal evaporation atmosphere may be formed in a shorter time.
  • the preparation chamber 3 is provided below the processing chamber 2, but the processing chamber 2 may be provided below the preparation chamber 3.
  • the processing chamber 2 when measuring the density of Ar, He, and Dy for a certain pressure and temperature, for example, the density of Ar and the pressure of lOPa at room temperature (about 27 ° C) under the pressure of lOPa. Like the density of Dy at high temperature (about 1300 degrees) below, the density of Dy and Ar under constant pressure is close to each other. Therefore, when the processing chamber 2 is provided below the preparation chamber 3, He gas having a large density difference for a certain pressure is introduced into the preparation chamber 3, and the processing chamber 2 is substantially the same as the preparation chamber 3. If the pressure is increased, the difference in specific gravity between the processing chamber 2 and the preparation chamber 3 ensures that Dy vapor leaks from the processing chamber 2 to the preparation chamber 3 when the sintered magnet S is taken out from the processing chamber 2. Can be prevented.
  • the temperature rise of the sintered magnet S is not limited to this.
  • Cooling means may be provided to positively suppress it.
  • a refrigerant cooling water
  • a normal temperature magnet is carried into the processing chamber 3 heated to a high temperature, the heat is applied by radiant heat. What is necessary is a cooling means for suppressing the temperature rise of the sintered magnet S.
  • Dy was formed on the surface of the sintered magnet S using the film forming apparatus 1 by the film forming method.
  • the film-forming material was Dy, and the purity was 99.9%, and the total amount of 500 g was placed in the pan 24.
  • the wire constituting the grid-like mounting table 62 of the holding means 6 is made of Mo and has a diameter of lmm.
  • On each mounting table 62 four sintered magnets S cleaned as described above are ⁇ 80. When placed on the circumference (a total of 8), each sintered magnet S is paired with each other along the radial line. It was placed to face. In this case, the interval between the mounting tables 62 was set to 60 mm.
  • the processing chamber 2 was sealed at the closed position of the shielding means 5, the inside of the processing chamber 2 was heated to 1350 ° C, and Dy was evaporated to fill the processing chamber 2 with Dy vapor. Further, the pressure in the treatment chamber 2 and the preparatory chamber 3 when loading the baked formed magnets S in Dy vapor atmosphere is set to 10 X 10- 2 Pa, or, after transporting the firing magnet S into the processing chamber 2 was set to 40 seconds. Further, as a condition for the heat treatment in the preparatory chamber 3, to set the pressure of the preparatory chamber 3 to 10 X 10- 3 Pa, 5 minutes at a temperature of 800 ° C, was 30 minutes at a temperature of 600 ° C.
  • FIG. 5 is a table showing the magnetic properties as average values when eight permanent magnets were obtained under the above conditions.
  • the magnetic properties of the Dy film not formed are also shown.
  • the maximum energy product is 50.3MGOe
  • the residual magnetic flux density is 14.4
  • the coercive force is 23.5KOe. It can be seen that a permanent magnet was obtained.
  • the temperature of the sintered magnet S when held for 40 seconds is measured, it is about 600 ° C, and when the film thickness is measured, it is about 100 / m, and the film is almost uniformly formed on the surface of the sintered magnet. It was.
  • Example 2 a permanent magnet was manufactured under the same conditions as in Example 1 except that there was no heat treatment, but the retention time of the permanent magnet in the Dy vapor atmosphere was set to 1 minute, The temperature was changed.
  • Fig. 6 is a table showing the average values of the Dy film thickness and the magnetic characteristics of the manufactured permanent magnet when the film is formed under these conditions. According to this, it can be seen that almost no film can be formed at a temperature of 1000 ° C. or lower, but it can be formed at a high film formation speed of 20 zmZsec or higher at a temperature exceeding 1200 ° C.
  • the maximum energy product was about 50MG0e, which was hardly damaged, and a permanent magnet having a high coercive force of 17KOe or more was obtained. I understand.
  • Example 3 the same conditions as in Example 1 above, except that there was no pretreatment (cleaning treatment) A permanent magnet was manufactured, but the retention time of the sintered magnet in the Dy vapor atmosphere was changed.
  • Fig. 7 is a table showing the average values of the Dy film thickness, maximum temperature, and magnetic characteristics of the manufactured permanent magnet when the holding time is changed. According to this, a deposition rate of 17 Aim / s or more can be obtained, and it can be seen that even when held for 60 seconds, the temperature of the sintered magnet itself can only rise to 743 ° C.
  • the film thickness is 17 xm or more
  • the maximum energy product is about 50M GOe
  • the residual magnetic flux density is about 14.5kG
  • the coercive force is 15. 4-21. It turns out that the permanent magnet which has is obtained.
  • Example 4 a permanent magnet was manufactured under the same conditions as in Example 1 except that there was no pretreatment (cleaning process).
  • the wire constituting the grid-like mounting table 62 of the holding means 6 was The diameter is 3mm.
  • Fig. 8 is a table showing the average magnetic properties of permanent magnets when the wire is made of Mo and the diameter is 3 mm. According to this, by thickening the wire, there is a part that is not deposited in a lattice pattern on the surface of the sintered magnet S facing the mounting table 62, but the maximum energy product is 50.
  • a permanent magnet with high magnetic properties of a density of 14.4 kG and a coercive force of 3 ⁇ 4 1. Koe can be obtained.
  • FIG. 9 (a) is a table showing the change in film thickness as an average value at each measurement point (measurement points (1) to (15)) on the surface of the permanent magnet shown in FIG. 9 (b). According to this, it can be seen that the film is formed almost uniformly.
  • Example 6 an iron-boron-rare earth sintered magnet having a composition of 22Nd — 5Dy — 0.9B-4Co-bal. Fe was used and processed into a 3 ⁇ 50 ⁇ 40 mm rectangular parallelepiped shape. . In this case, the surface of the sintered magnet S was finished so as to have a surface roughness of 50 zm or less.
  • a metal film was formed on the surface of the sintered magnet S using the film forming apparatus 1 by the film forming method.
  • a film-forming material having a composition of 10Dy — 5Tb — 50Nd — 35Pr was placed on the tray 24.
  • the wire constituting the grid-like mounting table 62 of the holding means 6 is Made of Mo and having a diameter of lmm, 100 sintered magnets S cleaned as described above were placed on each mounting table 62 with each sintered magnet S facing each other along a radial line. .
  • the processing chamber 2 is sealed at the closed position of the shielding means 5, the inside of the processing chamber 2 is heated to 1250 ° C., the film-forming material having the above composition is evaporated, and a metal vapor atmosphere is formed in the processing chamber 2. Formed.
  • the pressure in the processing chamber 2 and the preparatory chamber 3 when loading the sintered magnets S in the metal vapor atmosphere set at 10 X 10_ 2 Pa, substantially the same as the processing chamber 2 a pressure by introducing He gas preparatory chamber 3 Pressure.
  • the holding time after the sintered magnet S was transferred to the processing chamber 2 was set to 10 to 300 seconds so that the maximum temperature force S of each sintered magnet was 100 ° C to 1050 ° C.
  • each support 61 of the holding means 6 was appropriately cooled by a water cooling method.
  • FIG. 10 is a table showing the magnetic characteristics when 100 permanent magnets were obtained under the above conditions, and the adhesion failure rate after performing the tape peeling method (tape test). According to this, when the maximum temperature force S of the sintered magnet S does not reach 100 ° C., the film forming material does not adhere and accumulate on the surface of the sintered magnet S, and a high coercive force is not obtained. On the other hand, when the maximum temperature is in the range of 100 ° C or higher to 1050 ° C or lower, film deposition materials of 10 / m or more adhere and deposit.
  • the maximum energy product force S44MG It can be seen that a permanent magnet with a high magnetic property having a residual magnetic flux density of about 13.8 (kG) or more and a coercive force of 28 KOe or more was obtained. However, when the magnet temperature of the sintered magnet S is higher than 250 ° C and lower than 450 ° C, it can be seen that adhesion failure occurred at a ratio of 10% or less.
  • Example 6 since the surface of the sintered magnet is not cleaned prior to the film formation of Dy, the entry of Dy into the grains of the sintered magnet is suppressed during film formation, and as a result, each sintered magnet It can be seen that even if the maximum temperature of the glass exceeds 900 ° C, the maximum energy product showing magnetic properties does not decrease.
  • Example 7 as an iron-boron rare earth-based sintered magnet, the composition was 28Nd-1B-0.
  • Dy was formed on the surface of the sintered magnet S using the film forming apparatus 1 by the film forming method.
  • Dy having a purity of 99.9% was used as the film forming material and placed in the tray 24.
  • 100 sintered magnets S cleaned as described above were arranged with each sintered magnet S facing each other along a radial line.
  • the processing chamber 2 was sealed at the closed position of the shielding means 5, the inside of the processing chamber 2 was heated to 1200 ° C., and Dy was evaporated to form a metal vapor atmosphere in the processing chamber 2.
  • the pressure of processing chamber 2 and preparation chamber 3 when loading sintered magnet S into the Dy vapor atmosphere is set to 10 X 10 _2 Pa, and after transferring sintered magnet S to processing chamber 2, an average of 20 ⁇ m
  • the holding time was set so that the Dy film was formed with a thickness of.
  • the pressure in the preparation chamber 3 is set to 10 X 10 _3 Pa, 1 hour at the temperature of 950 ° C (diffusion process), 30 minutes at the temperature of 500 ° C (Annealing process). Thereafter, the preparation chamber 3 was returned to the atmosphere, and each magnet was taken out.
  • Comparative Example 1 to Comparative Example 3 sintered magnets S were manufactured under the same conditions as in Example 7 above, but instead of forming a Dy film and performing heat treatment, Comparative Example 1
  • the surface of 100 sintered magnets S was coated with a resin made of an epoxy resin with an average film thickness of 20 / m by a known method to obtain permanent magnets.
  • Ni plating was performed on the surface of 100 sintered magnets S by a known plating method with an average film thickness of 20 / im.
  • A1 was deposited on the surface of 100 sintered magnets S with an average thickness of 20 ⁇ m by a known deposition method.
  • FIG. 11 shows the magnetic characteristics, corrosion resistance, and weather resistance of the permanent magnets of Example 7 and Comparative Examples 1 to 3, together with the magnetic characteristics, corrosion resistance, and weather resistance of the sintered magnet S as Comparative Example 4. It is a table.
  • tests to show the corrosion resistance and weather resistance a test of whether or not the occurrence of glaze can be visually confirmed after spraying salt water on the surface of the permanent magnet or sintered magnet S and leaving it for 100 hours, a saturated steam pressure test (PCT: Pressure tacker test) Test whether the occurrence of glazing can be visually confirmed after standing for 1000 hours at a temperature of 80 ° C and humidity of 90% for 100 hours. went.
  • PCT Pressure tacker test
  • Example 8 an iron-boron-rare earth sintered magnet having a composition of 31Nd-ICo-1 B-0. LCu-bal. Fe (NEOMAX-50 / manufactured by NEOMAX Co., Ltd.) Used, processed into a rectangular parallelepiped shape of 50 X 50 X 8 mm. In this case, the surface of the sintered magnet S was finished so as to have a surface roughness of 20 ⁇ m or less, and then washed with acetone.
  • a metal evaporation material was formed on the surface of the sintered magnet S by the film forming method.
  • the pressure of 10 X 10 _ 1 Pa, and set the high-frequency voltage to 800 V, Shoyui ⁇ stones by 60 seconds the plasma treatment The surface was cleaned. In this case, the temperature of the fired magnet after cleaning was 60 ° C.
  • the processing chamber 2 was sealed at the closed position of the shielding means 5, the inside of the processing chamber 2 was heated to 1350 ° C., and the metal evaporation material was evaporated to fill the processing chamber 2 with metal vapor.
  • the pressure in the processing chamber 2 and the preparation chamber 3 when the sintered magnet S is carried into the metal vapor atmosphere is set to 10 ⁇ 10 ” 2 Pa, and the sintered magnet S is transported to the processing chamber 2 and about 30 zm
  • the holding time was set so that the film was formed with a film thickness, and the pressure in the preparation chamber 3 was set to 10 X 10 _3 Pa as a condition for the heat treatment in the preparation chamber 3.
  • the temperature was 5 minutes (diffusion process), and the temperature was 600 ° C. for 30 minutes (anniere process).
  • FIG. 12 is a table showing magnetic characteristics when a permanent magnet is obtained under the above conditions.
  • a permanent magnet was fabricated under the same conditions as above, but Dy alone was used as the metal evaporation material. It also shows the magnetic properties when used, and when using Dy with alloys that mix Ni, Co, Fe, Au, Pt, and Ag at a stoichiometric ratio of 1: 1.
  • the coercive force is particularly lowered compared to the permanent magnet obtained by depositing Dy alone, and the maximum energy product is also reduced.
  • the coercive force can be particularly increased as compared with the permanent magnet obtained by depositing Dy alone, the maximum energy product is 50. OMGOe or more, and the residual magnetic flux density is about 14. It can be seen that a permanent magnet having a high magnetic property of 0 (kG) or more and a coercive force of 24. lK0e or more was obtained.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of a film forming apparatus of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the holding of a sintered magnet that is an object to be processed in a processing chamber.
  • FIG. 3 is a view for explaining a manufacturing procedure of the permanent magnet of the present invention.
  • FIG. 4 A graph showing the relationship between the temperature and density of Ar, He, and Dy.
  • FIG. 5 is a table showing average values of magnetic properties of the permanent magnets manufactured in Example 1.
  • FIG. 6 is a table showing an average value of the film thickness when the film is formed in Example 2 and the magnetic characteristics of the permanent magnet manufactured in Example 2.
  • FIG. 7 is a table showing average values of the Dy film thickness, the maximum temperature, and the magnetic properties of the manufactured permanent magnet when the film was formed in Example 3.
  • FIG. 8 is a table showing the magnetic properties of the permanent magnets manufactured in Example 4 as average values.
  • FIG. 9 is a table showing the average film thickness on the magnet surface when the film is formed in Example 5.
  • FIG. 10 is a table showing magnetic characteristics and adhesion failure rate when a permanent magnet is obtained in Example 6.
  • FIG. 11 is a table showing magnetic properties, corrosion resistance, and weather resistance of Example 7 and Comparative Examples 1 to 4.
  • FIG. 12 is a table showing the magnetic properties of the permanent magnet manufactured in Example 8.

Abstract

成膜材料であるＤｙ、Ｔｂを有効に利用しつつ、所定形状鉄－ホウ素－希土類系の磁石の表面に高速で成膜させて生産性が向上し、低コストで永久磁石を製造できるようにする。所定形状の鉄－ホウ素－希土類系の磁石の表面に、Ｄｙを成膜する成膜工程と、所定温度下で熱処理を施して表面に成膜されたＤｙを磁石の結晶粒界相に拡散させる拡散工程とから永久磁石を製造する。この場合、成膜工程は、この成膜工程を実施する処理室を加熱し、この処理室内に予め配置したＤｙを蒸発させて所定の蒸気圧を持つＤｙ蒸気雰囲気を処理室内に形成する第一工程と、処理室内の温度より低く保持した磁石をこの処理室に搬入し、この磁石が所定温度に達するまでに、処理室内と磁石との間の温度差によって磁石表面にＤｙを選択的に付着堆積させる第二工程とから構成する。

Description

明 細 書
成膜方法及び成膜装置並びに永久磁石及び永久磁石の製造方法 技術分野
[0001] 本発明は、成膜方法及び成膜装置並びに永久磁石及び永久磁石の製造方法に 関し、特に、鉄-ホウ素—希土類系の焼結磁石の表面に、 Dy、 Tbの少なくとも一方 を含有する金属蒸発材料を成膜し、所定温度下で熱処理を施して Dy、 Tbの少なくと も一方を焼結磁石の結晶粒界相に拡散させてなる永久磁石及び永久磁石の製造方 法と、上記磁石表面に Dy、 Tbの少なくとも一方を含有する金属蒸発材料を高速で 成膜するのに適した成膜方法及び成膜装置に関する。
背景技術
[0002] Nd— Fe— B系の焼結磁石（所謂、ネオジム磁石）は、鉄と、安価であって資源的に 豊富で安定供給が可能な Nd、 Bの元素の組み合わせからなることで安価に製造でき ると共に、高磁気特性 (最大エネルギー積はフェライト系磁石の 10倍程度）を有する こと力ら、種々の製品に利用され、近年では、ハイブリッドカー用のモーターや発電 機への採用も進んでいる。 他方で、 Nd_Fe_B系の焼結磁石は、そのキュリー温 度が約 300°Cと低いことから、採用する製品によっては所定温度を超えて昇温する 場合があり、所定温度を超えて昇温すると、熱により減磁するという問題が生じる。
[0003] このため、 Nd_Fe_B系の焼結磁石を得る際に、 Ndより大きい 4f電子の磁気異 方性を有し、 Ndと同じく負のステイーブンス因子を持つことで、主相の結晶磁気異方 性を大きく向上させる Dyや Tbを添加することが考えられるものの、 Dy、 Tbは主相結 晶格子中で Ndと逆向きのスピン配列をするフェリ磁性構造を取ることから磁界強度、 ひいては、磁気特性を示す最大エネルギー積が大きく低下するという問題がある。
[0004] このような問題を解決するため、直方体など所定形状に加工した Nd_Fe_B系の 焼結磁石の表面全体に亘つて、 Dyや Tbを所定膜厚 (磁石の体積に依存して 3 μ m 以上の膜厚で形成される）で成膜し、次いで、所定温度下で熱処理を施して、表面に 成膜された Dyや Tbを磁石の結晶粒界相に拡散させて均一に行き渡らせることが提 案されてレ、る (非特許文献 1参照)。 [0005] この方法で製作した永久磁石は、結晶粒界相に拡散した Dyや Tbが、各結晶粒表 面の結晶磁気異方性を高めることで、ニュークリエーション型の保磁力発生機構を強 化し、その結果、保磁力を飛躍的に向上させると共に、最大エネルギー積がほとんど 損なわれないという利点がある（例えば残留磁束密度： 14. 5kG (l . 45T)、最大工 ネルギ一積： 50MGOe (400Kj/m3)で、保磁力 23KOe (3MA/m)の性能の磁 石ができることが非特許文献 1に報告されている）。 Nd_Fe _B系の焼結磁石の表 面に Dyや Tbを成膜する場合、焼結磁石の表面への Dyや Tbの膜の密着性がよいス パッタリング法を用いることが考えられる。
非特許乂 ffl^l： Improvement of coercivity on thin Nd2Pel4B sintered permanent mag nets (薄型 Nd2Fel4B系焼結磁石における保磁力の向上) Z朴起兌、東北大学 博 士論文 平成 12年 3月 23日）
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] し力、しながら、スパッタリング法ではターゲットの利用効率や成膜すべき金属蒸発材 料の収率が悪いことから、資源的に乏しぐ安定供給が望めない Dyや Tbの成膜に は適さなレ、。その上、直方体など所定形状の磁石表面全体に亘つてスパッタ法により 成膜するには、例えば磁石自体を回転させることが必要になり、このため、スパッタリ ング装置に、磁石を回転させる機構を設ける必要があり、スパッタリング装置自体を 高価にし、資源的に乏しくて高価な Dyや Tbのターゲットを製作することと相俟って、 磁石製造のコスト高を招く。
[0007] そこで、上記点に鑑み、本発明の第一の目的は、成膜材料である Dy、 Tbを有効に 利用しつつ、所定形状の鉄 ホウ素 希土類系の磁石の表面に高速で成膜させて 生産性が向上し、低コストで永久磁石を製造できる永久磁石及び永久磁石の製造方 法を提供することにある。
[0008] また、本発明の第二の目的は、成膜すべき金属蒸発材料の収率が高ぐかつ所定 形状の被成膜物全面に亘つて高速で略均一に成膜でき、特に、所定形状鉄 ホウ 素 希土類系の磁石の表面に Dyや Tbを成膜するのに適した成膜方法及び成膜装 置を提供することにある。 課題を解決するための手段
[0009] 上記課題を解決するために、本発明の成膜方法は、処理室を加熱し、この処理室 内に予め配置した金属蒸発材料を蒸発させて金属蒸気雰囲気を処理室内に形成す る第一工程と、処理室内の温度より低く保持した被成膜物をこの処理室に搬入し、処 理室内と被成膜物との間の温度差によって被成膜物の表面に前記金属蒸発材料を 選択的に付着堆積させる第二工程とを含むことを特徴とする。
[0010] 本発明によれば、処理室内と被成膜物との間の温度差によって被成膜物の表面に 選択的に付着堆積させて金属薄膜が成膜されるため、成膜すべき金属蒸発材料の 収率が高ぐかつ所定形状の被成膜物全面に亘つて高速で成膜できる。
[0011] この場合、前記金属蒸気雰囲気が、前記処理室内で飽和状態であるとすれば、よ り高速で成膜できてよい。
[0012] また、本発明の成膜装置は、加熱手段によって内部を略均一に高温加熱できるよう に構成した処理室と、この処理室に連通する準備室と、処理室及び準備室を所定の 真空度に保持する真空排気手段と、処理室と準備室とを連通した開位置及び処理 室を密閉する閉位置との間で移動自在な遮蔽手段と、被成膜物を処理室と準備室と の間で移動可能とし、遮蔽手段の開位置で被成膜物を処理室に移動させたときこの 処理室の密閉を可能とする搬送手段とを備え、前記遮蔽手段の閉位置で処理室を 加熱し、予め処理室内に配置した金属蒸発材料を蒸発させて金属蒸気雰囲気を形 成し、遮蔽手段を開位置に移動して、搬送手段によって準備室内の被成膜物を処理 室に移動させ、処理室内と被成膜物との温度差によって、被成膜物の表面に前記金 属蒸発材料を選択的に付着堆積させるように構成したことを特徴とする。
[0013] この成膜装置によれば、準備室内に被成膜物を設置した後、真空排気手段を介し て処理室及び準備室を所定真空度に真空排気する。次いで、遮蔽手段を閉位置に 移動して処理室を密閉させた後、処理室を加熱すると、予め処理室内に配置した金 属蒸発材料が蒸発して処理室内に金属蒸気雰囲気が形成される。次いで、遮蔽手 段を開位置に移動させ、搬送手段によって被成膜物を準備室から処理室に移動す る。処理室内の温度より低く保持された被成膜物、例えば常温の被成膜物を処理室 に搬入すると、被成膜物表面にのみ選択的に金属蒸気雰囲気中の金属原子が高速 で付着して堆積される。これにより、成膜すべき金属蒸発材料の収率が高ぐかつ所 定形状の被成膜物全面に亘つて選択的に高速で成膜できる。
[0014] この場合、前記処理室は、他の真空排気手段を設けた真空チャンバ内に配置され 、一面が開口するように形成した均熱板で画成され、この開口面を除くこの均熱板の 周囲を囲うように断熱材を設けると共に、均熱板と断熱材との間に加熱手段を設け、 加熱手段によって均熱板を加熱するようにしたものとすれば、真空中の断熱材で囲 われた均熱板を加熱手段で加熱し、この均熱板を介して間接的に処理室内を加熱 することで、処理室内を略均等に加熱できてよい。
[0015] 前記準備室に不活性ガスの導入を可能とするガス導入手段を設け、このガス導入 手段を介して準備室内に不活性ガスを導入して、処理室が準備室に対して負圧にな るようにしておけば、処理室内に金属蒸発雰囲気を形成した後、被成膜物を処理室 に搬入するために一旦遮蔽手段を開位置に移動させたときに、処理室と準備室との 圧力差によって、金属蒸発材料の準備室への流れ込みが防止できてよい。
[0016] 他方、前記準備室に Heガスの導入を可能とするガス導入手段を設け、このガス導 入手段を介して準備室内に Heガスを導入して、処理室が準備室に対して略同圧に なるようにしてもよい。この場合、処理室内に金属蒸発雰囲気を形成した後、被成膜 物を処理室に搬入するために一旦遮蔽手段を開位置に移動させたときに、処理室と 準備室との比重差によって、金属蒸発材料の準備室への流れ込みが防止できる。
[0017] この場合、前記処理室を前記準備室の下方に配置しておくことが好ましい。
[0018] 前記処理室内での金属蒸発材料の配置を可能とする配置手段を設け、搬送手段 によって被処理物を処理室に移動させたとき、被成膜物の周囲を囲って金属蒸発材 料が配置されるように、配置手段を環状に形成しておけば、金属蒸発材料が配置手 段のどの部位においても均等に加熱させることで、より均一な膜厚で成膜できる。
[0019] 尚、前記準備室にプラズマ発生手段を設け、プラズマによる被成膜物表面のタリー ユングを可能としておけばよレ、。
[0020] 他方、前記準備室に他の加熱手段を設け、真空雰囲気またはこの準備室に接続し たガス導入手段から不活性ガスを導入して、熱処理による被成膜物表面のタリーニン グを可能としてもよい。 [0021] 前記金属蒸発材料は、 Dy、 Tbのいずれか一方または Dy、 Tbの少なくとも一方を 含有する合金であり、被成膜物が所定形状を有する鉄 ホウ素 希土類系の焼結 磁石であることが望ましい。
[0022] また、本発明の永久磁石の製造方法は、所定形状を有する鉄一ホウ素一希土類系 の磁石の表面に、 Dy、 Tbの少なくとも一方を含有する金属蒸発材料を成膜する成 膜工程と、所定温度下で熱処理を施して表面に成膜した金属蒸発材料を焼結磁石 の結晶粒界相に拡散させる拡散工程とを含む永久磁石の製造方法であって、前記 成膜工程は、この成膜工程を実施する処理室を加熱し、この処理室内に予め配置し た前記金属蒸発材料を蒸発させて金属蒸気雰囲気を処理室内に形成する第一ェ 程と、処理室内の温度より低く保持した磁石をこの処理室に搬入し、この磁石が所定 温度に達するまでに、処理室内と磁石との間の温度差によって磁石表面に前記金属 蒸発材料を選択的に付着堆積させる第二工程とを含むことを特徴とする永久磁石の 製造方法。
[0023] この製造方法によれば、処理室内に、成膜材料である Dy、 Tbの少なくとも一方を 含有する金属蒸発材料を配置した後、処理室を加熱して金属蒸気雰囲気を形成す る。次いで、処理室内の温度より低く保持された磁石、例えば常温の磁石をこの処理 室に搬入する。常温の磁石を高温に加熱された処理室内に搬入すると、磁石表面に のみ選択的に金属蒸気雰囲気中の Dy、 Tbを含む金属原子が高速で付着して堆積 する。そして、この状態で、この磁石が所定温度に達するまでの所定時間保持した後 、蒸発を停止させる。これにより、磁石表面に、所定膜厚で Dy、 Tbの少なくとも一方 を含有する金属蒸発材料を高速で成膜できるため、生産性が向上する。また、磁石 表面にのみ選択的に Dy、 Tbの少なくとも一方を含有する金属蒸発材料が付着して 堆積するため、資源的に乏しく高価な Dy、 Tbを有効に利用でき、ひいては永久磁石 の製造コストを低減できる。
[0024] 前記金属蒸発材料の金属蒸気雰囲気が、前記処理室内で飽和状態であるとすれ ば、 Dy、 Tbの少なくとも一方を含有する金属蒸発材料を磁石表面により高速で成膜 できてよい。尚、処理室内の圧力は Dy、 Tbの少なくとも一方を含有する金属蒸発材 料の蒸気の他に不活性ガスを含有してもよレ、が、処理室内の全圧力が飽和した Dy、 Tbの少なくとも一方を含有する金属蒸発材料の蒸気で満たされた場合に最も高速 で成膜すること力できる。
[0025] また、 Dy、 Tbはそれぞれ融点が高いことから、短時間で処理室内に金属蒸発雰囲 気を形成するために、前記金属蒸発材料は、 Nd、 Pr、 Al、 Cu、 Ga、 Taのうち少なく とも 1種類をさらに含有することが望ましい。これによれば、例えば Dy単体を成膜した 後、熱処理を施して作製した永久磁石と比較して、保磁力をさらに高めることができる
[0026] ところで、常温の磁石を高温に加熱された処理室内に搬入したとき、磁石自体も輻 射熱により加熱される。この磁石が加熱されて熱膨張した場合、磁石の熱膨張がキュ リー温度以下でインバー合金的な異常を示すことから、磁石表面に付着堆積した膜 の剥離が起こり易くなる。このため、前記第二工程において、前記磁石の所定温度を 、 250°C以下または 450°C以上とすることが好ましい。 250°C以下の温度では、熱膨 張異常による歪が少なくなることで、磁石表面に付着堆積した膜の剥離が起こり難く なる。他方、 450°C以上の温度では、磁石の一部が溶けることで、磁石と磁石表面に 付着堆積した Dy、 Tbの少なくとも一方との間の密着性が向上し、磁石表面に付着堆 積した膜の剥離が起こり難くなる。
[0027] この場合、処理室内の温度より低く保持した磁石を処理室に搬入するのに先立つ て、その表面を真空雰囲気内でクリーニングする工程をさらに含めれば、例えば、磁 石表面の酸化膜を除去でき、その結果、磁石表面への Dy、 Tbのいずれか一方を含 有する金属蒸発材料の密着強度を高くできると共に、拡散工程で、表面に成膜され た Dyや Tbを磁石の結晶粒界相に拡散させて均一に行き渡らせることができてよい。
[0028] 前記第一工程において、処理室内の温度を 1000°C〜： 1700°Cの範囲に設定する のがよい。 1000°Cより低い温度では、磁石表面に高速で Dy、Tbの少なくとも一方を 含有する金属蒸発材料を成膜できる蒸気圧まで達しない。他方、 1700°Cを超えた 温度では、磁石の成膜時間が短くなりすぎ均一に成膜できない。
[0029] 前記成膜工程において、処理室内に配置される金属蒸発材料の粒径が 10〜： 100 O z mの範囲であることが望ましレ、。 10 z m以下では、発火性を有する Dy、 Tbの粒 の取扱いが困難であり、他方で、 1000 z mを超えると、相対的に表面積が小さくなり 蒸発に時間を要する。
[0030] さらに、本発明の永久磁石は、所定形状を有する鉄 ホウ素 希土類系の磁石を 有し、この磁石表面に、 Dy、 Tbの少なくとも一方を含有する金属蒸発材料を蒸発さ せて蒸気雰囲気を処理室内に形成し、処理室内の温度より低く保持した磁石をこの 処理室に搬入して、この磁石が所定温度に達するまでに、処理室内と磁石との間の 温度差によって磁石表面に前記金属蒸発材料を選択的に付着堆積させた後、熱処 理を施して磁石表面の Dy、 Tbの少なくとも一方を磁石の結晶粒界相に拡散させて なることを特徴とする。
[0031] これによれば、従来のネオジム磁石は鲭びやすいことから、樹脂塗装やニッケルメ ツキ等の表面処理を施してその表面に保護膜を形成している力 Ndと比較して極め て高い耐食性、耐候性のある Dy、 Tbの少なくとも一方が少なくとも磁石の表面に存 在することで、この Dy、 Tbの少なくとも一方が保護膜としての役割も果たし、付加的 な保護膜なしに強い耐食性、耐候性を有する永久磁石となる。また、付加的な表面 処理工程を省けることで、磁石表面に Dy、 Tbを所定膜厚で高速に成膜できることと 相俟って、生産性がさらに向上し、さらなる低コスト化が可能になる。
[0032] この場合、前記磁石の表面、結晶粒界に、 Dy、 Tbの少なくとも一方を含有するリツ チ相を有することが好ましい。これによれば、従来のネオジム磁石は、主相、 Ndリッチ 相、 Bリッチ相の 3相から構成される力 耐食性、耐候性が弱い結晶粒界の Ndリッチ 相に、 Dy、 Tbの少なくとも一方を含有するリッチ相が存在することで、磁石表面にリツ チ相が存在することと相俟って、極めて強い耐食性、耐候性を有する永久磁石となる
[0033] より好ましくは、前記磁石の表面が前記リッチ相で覆われ、結晶粒界に、前記リッチ 相を 1〜50%の範囲で含むものがよレ、。尚、結晶粒界に、前記リッチ相が 50%の範 囲を超えて含まれていると、磁気特性を示す最大エネルギー積、残留磁束密度及び 保磁力が著しく低下する。
発明の効果
[0034] 以上説明したように、本発明の永久磁石及び永久磁石の製造方法は、成膜材料で ある Dy、 Tbを有効に利用しつつ、所定形状の鉄 ホウ素 希土類系の磁石の表面 に高速で成膜できて生産性が向上し、低コストで製造でき、その上、付加的な保護膜 なしに極めて強い耐食性、耐候性を有するという効果を奏する。
[0035] また、本発明の成膜方法及び成膜装置は、成膜すべき金属蒸発材料の収率が高 ぐかつ所定形状の被成膜物全面に亘つて高速で略均一に成膜でき、特に、所定形 状鉄一ホウ素一希土類系の磁石の表面に Dyや Tbを含有する金属蒸発材料を成膜 するのに適してレ、るとレ、う効果を奏する。
発明を実施するための最良の形態
[0036] 図 1及び図 2を参照して説明すれば、 1は、例えば鉄 ホウ素 希土類系の焼結磁 石である被処理物 Sの表面に選択的に Dyや Tbなどの金属蒸発材料を高速で成膜 させるのに適した成膜装置である。成膜装置 1は、処理室 2と準備室 3とを上下方向 で連結して構成される。上側に位置する処理室 2は、ターボ分子ポンプ、クライオボン プ、拡散ポンプなどの真空排気手段 11aを介して所定の真空度に保持できる円筒形 状の真空チャンバ 11内に配置されてレ、る。
[0037] この場合、処理室 2は、下面が開口するように円筒形状に加工した均熱板 21で画 成され、下面の開口を介して準備室 3に連通している。真空チャンバ 11には、均熱板 21の開口した下面を除くその周囲を囲うように、カーボンから構成される断熱材 22が 設けられている。均熱板 21と断熱材 22との間の空間には、例えば Wを用いた複数本 の電気加熱ヒータ 23が設けられ、加熱手段を構成する。これにより、真空中で断熱材 22によって囲われた均熱板 21を加熱手段 23で加熱し、この均熱板 21を介して間接 的に処理室 2内を加熱することで、処理室 2内を略均等に加熱できる。
[0038] 処理室 2内には、金属蒸発材料が配置される断面凹状の受け皿 24が設けられ、配 置手段を構成する。受け皿 24は、後述する搬送手段によって処理室 2内に移動され てくる被成膜物 Sの周囲を囲って金属蒸発材料が配置できるように環状に形成され、 均熱板 21の内側の壁面に取付けられている。金属蒸発材料としては被成膜物 Sの 表面に成膜すべき膜に応じて適宜選択され、例えば顆粒状のものが受け皿 24の周 方向に均等に配置される。尚、受け皿 24は、環状に形成される必要はなぐ周方向 に等間隔で配置されてレ、ればよレ、。
[0039] 処理室 2の下側には、第 1空間 4が形成され、この第 1空間 4には、遮蔽手段 5が設 けられる。遮蔽手段 5は、弁本体 51とこの弁本体 51を駆動させるェアーシリンダなど の駆動手段 52とから構成され、駆動手段 52によって、弁本体 51が処理室 2と準備室 3とを連通した開位置と（図 1に示す状態）、弁本体 51が第 1空間 4を画成する天板 4 1に形成した開口の周縁部に当接して処理室 2を密閉する閉位置との間で移動自在 となる。弁本体 51には、図示していない第 2の加熱手段が設けられている。
[0040] 第 1空間 4の下側には第 2空間 3aが設けられ、この第 2空間 3aを画成する側壁 30 にはゲートバルブ（図示せず）が設けられ、このゲートバルブを開閉して被成膜物 Sの 搬入、搬出が行われる。被成膜物 Sは保持手段 6で保持される。保持手段 6は、同一 円周上に所定の間隔を置レ、て垂直方向に設けた三本の支柱 61と、この支柱 61の下 端力 上方にそれぞれ所定の間隔を置いてかつ各支柱 61で支持させて水平に設け た 2個の載置台 62とから構成される。各支柱 61は、熱伝導が小さくなるように支柱 61 の径を小さく構成している。これは後述する押圧部材 74からの熱が支柱 61を通って 焼結磁石に伝達し難くするためである。
[0041] この場合、載置台 62上に載置される被成膜物 Sの載置台 62側の面にも成膜できる ように、載置台 62は、 φ θ. 1〜： 10mmの線材を格子状に配置して形成されている。 また、載置台 62相互間の間隔は、載置される被成膜物 Sの高さなどを考慮して設定 される。保持手段 6は、第 2空間 3aに設けられ、中央に後述する支持台の挿通が可 能な開口 63aを形成した円板 63上に設置され、この円板 63は、処理室 2内に設けた リング状の支持部材 64上に載置されてレ、る。
[0042] 第 2空間 3aの下側には、第 3空間 3bが形成され、第 2空間 3a及び 3bが準備室 3を 構成する。準備室 3には、ターボ分子ポンプ、クライオポンプ、拡散ポンプなどの真空 排気手段 31が接続され、この真空排気手段 31によって、準備室 3と、第 1空間 4を介 して連通した処理室 2内を所定の真空度に保持できる。準備室 3の底部には、エアー シリンダなどの駆動手段 71が設けられ、準備室 3内に突出させた軸部 72の先端には 円形の支持台 73が取付けられ、駆動手段 71と支持台 73とが搬送手段 7を構成し、 支持台 73が、準備室 3内の所定位置（下降位置）と処理室 2内の所定位置 (上昇位 置）と間で昇降自在となる。
[0043] 軸部 72には、支持台 73の下側に位置して断面逆 T字形状の押圧部材 74が取付 けられ、押圧部材 74は、搬送手段 7を上昇位置に移動させたときに、円板 63を上方 に向かって持ち上げ、円板 63の外周縁部に設けたメタルシールなどのシール材（図 示せず）を天板 41に形成した開口の周縁部に押圧して処理室 2を密閉する役割を果 たす。押圧部材 74には、図示していない第 3の加熱手段が設けられている。
[0044] 準備室 3を構成する第 2空間 3aには、高周波電源に接続されたコイル（図示せず） と、不活性ガスを導入するガス導入手段 32とを有するプラズマ発生手段が設けられ ている。不活性ガスとしては、 He、 Arなどの希ガスである。そして、準備室 3内でプラ ズマを発生させて、処理室 2内での成膜に先だってプラズマによる被成膜物 S表面の クリーニングの前処理が行われる。この場合、準備室 3に、例えば Wを用いた電気加 熱ヒータ（図示せず）を設け、熱処理による被成膜物 S表面のクリーニングの前処理と 共に、成膜が終了した被成膜物 Sに対し、真空雰囲気中で熱処理を施することがで きるように構成してもよレ、。
[0045] 次に、図 1乃至図 3を参照して、上記成膜装置 1を用い、本発明の成膜方法を実施 による永久磁石の製造について説明する。先ず、被成膜物である鉄 ホウ素一希土 類系の焼結磁石を公知の方法で得る。この場合、例えば、 Fe、 B、 Ndを所定の組成 比で配合して高周波溶解した後、铸造してインゴットを得て、このインゴットをー且微 粉末に粉碎した後、磁界配向して金型で所定形状に成形し、その後に焼結させて上 記焼結磁石を得る（図 3 (a)参照)。そして、所定形状の焼結磁石 Sを保持手段 6の載 置台 61上に設置する。この場合、その磁化容易方向が、載置台 73に平行となるよう に載置するとよい。
[0046] 次いで、処理室 3内の受け皿 24に蒸発金属蒸発材料である Dyを設置する。この場 合、 Dyの粒径が 10〜： 1000 z mの範囲することが望ましレ、。 10 z m以下では、発火 性を有する Dy、 Tbの粒の取扱いが困難であり、他方で、 1000 μ mを超えると、蒸発 に時間を要する。また、蒸発金属蒸発材料である Dyの収率を高めるベぐ受け皿 24 に設置する Dyの総量は、磁石が所定温度（焼結磁石の結晶粒のみならず結晶粒界 にも金属蒸発材料が拡散する温度）に達するまで処理室 2内で Dy蒸気雰囲気を継 続させるのに必要なものとする。
[0047] 次いで、側壁 30に設けたゲートバルブを開けて、焼結磁石が設置された保持手段 6を第 2空間 3aに搬入して円板 63a上に設置した後、ゲートバノレブを閉めて各真空 排気手段 l la、 31をそれぞれ作動させ、真空チャンバ 11内を真空排気すると共に、 準備室 3及び第 1空間 4を介して処理室 2とが所定圧力（例えば、 10 X 10_6Pa)に到 達するまで真空排気する。この場合、遮蔽手段 5は開位置にある。
[0048] 次いで、処理室 2及び準備室 3の圧力が所定値に達すると、駆動手段 52によって 遮蔽手段 5を閉位置に移動して、弁本体 51によって処理室 2を密閉し、加熱手段 23 及び遮蔽手段 5における弁本体 51の第 2の加熱手段を作動させて処理室 2内の温 度が所定温度に達するまで加熱する。この場合、処理室内の温度を 1000°C〜： 170 0°Cの範囲に設定するのがよレ、。 1000°Cより低い温度では、焼結磁石 S表面に高速 で Dyを成膜できる蒸気圧まで達しなレ、。他方、 1700°Cを超えた温度では、焼結磁 石 Sの成膜時間が短くなりすぎ均一に成膜できない虞がある。処理室 2の温度は、 12 00。〇〜1500。〇の範囲でぁることカ好ましく、より好ましくは、 1200°C〜1400°Cの範 囲である。これらの温度範囲では所望の膜厚を高速で形成することができる。
[0049] そして、例えば 1300°Cで lOPaの蒸気圧を持つ Dy蒸気雰囲気を処理室 2内に形 成する。尚、 lOPaでは、処理室 2内に対流が生じることから、後述するように、常温の 焼結磁石 Sを処理室内に搬入したときその全表面に亘つて成膜される。
[0050] ところで、例えば処理室 2を画成する均熱板 21の材料として、一般の真空装置でよ 〈用いられるな〇を用いると、蒸気雰囲気中の Dyと Al Oが反応してその表面に反
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応生成物を形成すると共に、 A1原子が Dy蒸気雰囲気中に侵入する虞がある。この ため、処理室 2を画成する均熱板 21、焼結磁石 Sが保持する保持手段 6及び搬送手 段 7の支持台 73を、成膜すべき金属蒸発材料と反応しない材料、例えば、 Mo、 W、 V、 Taまたはこれらの合金や CaO、 Y O、或いは希土類酸化物から製作する力、、ま
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たはこれらの材料を他の断熱材の表面に内張膜として成膜したものでもよい。
[0051] 他方で、 Dy蒸気雰囲気を処理室 2内に形成する間、準備室 3では、例えば焼結磁 石 S表面の酸化膜を除去するため、表面クリーニングの前処理が行われる。この場合 、準備室 3の圧力が所定値 (例えば、 lO X lO^Pa)に達するまでガス導入手段 32を 介して、不活性ガス、例えば Arを準備室 3に導入し、高周波電源を作動させて準備 室 3内でプラズマを発生させてプラズマによる焼結磁石表面のクリーニングを行えば よい。クリーニングの前処理が終了したとき、焼結磁石は、室温〜 200°Cの温度とな る。
[0052] 次いで、処理室 2内での Dy蒸気雰囲気の形成及び準備室 3内での焼結磁石 S表 面のクリーニングが終了すると、一旦、処理室 2との間で 2桁以上の圧力差が生じるよ うに、準備室 3の圧力が所定値 (例えば、 lOOOPa)に達するまでガス導入手段 32を 介して不活性ガス、例えば Arを準備室 3に導入する。準備室 3の圧力が所定値に達 すると、遮蔽手段 5を開位置に移動させて処理室 2及び準備室 3を連通させる。この 場合、処理室 2と準備室 3とに圧力差をつけているので、準備室 3から処理室 2に Ar が入り込んで処理室 2の圧力が高くなることで、ー且蒸発が停止するが (加熱手段 23 の作動は停止しない）、処理室 2内で蒸発させた Dyが準備室 3側に入り込むことが防 止される。
[0053] 次いで、真空排気手段 31を介して処理室 2及び準備室 3の圧力が再度所定値 (例 えば、 10 X 10_2Pa)に達するまで真空排気すると、 Dyが再蒸発する。そして、搬送 手段 7の駆動手段 71を作動させて焼結磁石 Sを保持した保持手段 6を処理室 2内に 搬送する。この場合、処理室 2は、円板 63の外周縁部に設けたメタルシールなどのシ 一ル材が天板 41に形成した開口の周縁部に当接することで密閉される。
[0054] 次いで、加熱されている処理室 2が再度密閉されると、例えば 1300°Cで lOPaの D y飽和蒸気雰囲気が処理室 2内に形成され、この状態で所定時間保持する。この場 合、処理室 3内の温度より低い焼結磁石 Sを高温の処理室 2内に搬入しているため、 処理室 2内と焼結磁石 Sとの間の温度差によって焼結磁石 S表面に蒸気中の Dyが 選択的に付着して堆積する（成膜工程)。これにより、焼結磁石 S表面にのみ Dyが高 速で成膜される（図 3 (b)参照）。この際、支持台 73の押圧部材 74は、図示していな い第 3の加熱手段によって均熱板 21と略同温に加熱されているので、押圧部材 74 に蒸気中の Dyが付着することはない。
[0055] 常温の焼結磁石 Sを高温に加熱された処理室 2内に搬入したとき、焼結磁石 S自体 も輻射熱により加熱されることから、飽和蒸気雰囲気が形成された処理室 2内での保 持時間は、焼結磁石 Sが 900°Cになるまでの時間であって、焼結磁石 Sの表面に必 要量（「必要量」とは、結晶粒界内のみに Dyが拡散して焼結磁石の磁気特性が向上 する量である。）の Dyが成膜されるまでの時間とする。焼結磁石 Sが 900°Cを超える 温度に達すると、 Dyが焼結磁石 Sのグレイン（主相である結晶粒）内に進入し、結局 、永久磁石を得る際に Dyを添加したものと同じなり、磁界強度、ひいては、磁気特性 を示す最大エネルギー積:が大きく低下する虞がある。
[0056] ところで、焼結磁石 Sが加熱されて熱膨張した場合、焼結磁石 Sの熱膨張がキユリ 一温度（約 300°C)以下でインバー合金的な異常を示し、焼結磁石 Sの表面に付着 堆積した膜の剥離が起こり易くなる。このため、保持時間は、焼結磁石 Sの最高温度 力 ¾50°C以下、または 450°C以上になるまでの時間とすることが好ましレ、。 250°C以 下の温度では、熱膨張異常による歪が少なくなることで、焼結磁石 Sの表面に成膜し た Dyの剥離が起こり難くなる。他方、 450°C以上の温度では、焼結磁石 Sの一部が 溶けることで、焼結磁石 Sと焼結磁石 Sの表面に付着堆積した Dyとの間の密着性が 向上し、磁焼結石 Sの表面に成膜したした Dyの剥離が起こり難くなる。
[0057] 他方で、準備室 3には、この準備室 3の圧力が所定値 (例えば、 lOOOPa)に達する までガス導入手段 32を介して Arなどの不活性ガスが導入される。焼結磁石 Sが処理 室 2内に搬送されてから所定時間が経過すると、駆動手段 71によって、支持台 73を 処理室 2内の上昇位置力 準備室 3内の下降位置に移動させ、遮蔽手段 5を開位置 力 閉位置に移動させる。この際、遮蔽手段 5の弁本体 51は図示していない第 2の 加熱手段によって均熱板 21と略同温に加熱されているので、弁本体 51に蒸気中の Dyが付着することはなレ、。また、準備室 3から処理室 2に Arが入り込むことで蒸発が 停止する。そして、この Ar雰囲気中で Dyが成膜された焼結磁石を冷却する。
[0058] 次いで、真空排気手段 31を介して処理室 2と隔絶された準備室 3の圧力が所定値
(10 X 10— 3Pa)に到達するまで真空排気し、準備室 3に設けた加熱手段を作動して 、所定温度（例えば、 700°C〜950°C)下で所定時間だけ Dyが成膜された焼結磁石 Sに対し熱処理を施す (拡散工程)。この場合、準備室 3内での熱処理に引き続き、そ の熱処理より低い所定温度（例えば、 500°C〜600°C)下で所定時間（例えば、 30分 )だけ永久磁石の歪を除去する熱処理を施すことが好ましレヽ（ァニール工程)。最後 に、所定時間冷却した後、側壁 30のゲートバルブを開けて保持手段 6を取り出す。
[0059] これにより、焼結磁石 Sの表面全体に亘つて Dyを成膜し、熱処理を施して、表面に 成膜された Dyを磁石の結晶粒界相に拡散させて均一に行き渡らせた永久磁石が得 られる（図 3 (c)参照）。この場合、従来のネオジム磁石は鲭びやすいことから、ェポキ シ樹脂や PPS樹脂などの樹脂塗装やニッケルメツキ等の表面処理を施して保護膜を 形成している力 Ndと比較して極めて高い耐食性、耐候性を有する Dyが少なくとも 焼結磁石 Sの表面に存在することで、 Dyが保護膜としての役割も果たし、付加的な 保護膜なしに強い耐食性の有する永久磁石となる。また、付加的な表面処理工程を 省けることで、磁石の表面に Dyを所定膜厚で高速に成膜できることと相俟って、生産 性がさらに向上し、さらなる低コスト化が可能になる。
[0060] 焼結磁石 Sの表面、結晶粒界には、 Dyリッチ相（Dyを 5〜80%の範囲で含む相） を有することが好ましい。これによれば、従来のネオジム磁石は、主相、 Ndリッチ相、 Bリッチ相の 3相から構成される力 耐食性、耐候性が弱い結晶粒界の Ndリッチ相に 、 Dyリッチ相が存在することで、焼結磁石 Sの表面に Dyリッチ相が存在することと相 俟つて、極めて強い耐食性、耐候性を有する永久磁石となる。
[0061] より好ましくは、焼結磁石 Sの表面が Dyリッチ相で覆われ、結晶粒界に、 Dyリッチ 相を 1〜50%の範囲で含むものがよい。尚、結晶粒界に、 Dyリッチ相が 50%の範囲 を超えて含まれていると、磁気特性を示す最大エネルギー積、残留磁束密度及び保 磁力が著しく低下する。
[0062] 尚、本実施の形態では、鉄 ホウ素 希土類系の焼結磁石 Sの表面に Dyを成膜 する場合について説明したが、これに限定されるものではなぐ本発明の成膜方法及 び成膜装置 1は、他の金属蒸発材料を成膜する場合にも利用できる。この場合、処 理室 2の加熱温度や保持時間などの条件は、被成膜物や成膜すべき金属蒸発材料 の特性に応じて適宜設定される。また、永久磁石を製造する場合、 Dyに代えて、例 えば Tbを利用することができ、本発明の成膜方法及び成膜装置を用いて、鉄-ホウ 素一希土類系の焼結磁石の表面に Tbの金属薄膜を高速かつ選択的に成膜できる 。また、成膜をした後、処理室 2内で拡散工程を実施するようにしてもよい。
[0063] さらに、成膜材料である金属蒸発材料として、 Dy、 Tbの少なくとも一方と、 Dy、 Tb と同じく保磁力を向上させる Nd、 Pr、 Al、 Cu、 Ga、 Taのうち少なくとも 1種類とを含 有する合金を用いてもよい。これによれば、 Dyを焼結磁石の表面に成膜した後、熱 処理を施して得た永久磁石と比較して、特に保磁力をさらに高めることができる。この 場合、 Dy、 Tbはそれぞれ融点が高いことから、 Dy、 Tbと比較して融点の低い材料 を用いると、より短時間で金属蒸発雰囲気が形成できてよい。
[0064] 図示の実施の形態においては、処理室 2の下方に準備室 3を設けたが、処理室 2を 準備室 3の下方に設けてもよい。ここで、図 4に示すように、一定の圧力及び温度に 対する Ar、 He、 Dyの密度を測定すると、例えば、 lOPaの圧力下で室温（約 27°C) における Arの密度及び lOPaの圧力下で高温（約 1300度）における Dyの密度のよ うに、一定圧力下における Dy及び Arの密度は相互に近似している。このことから、 処理室 2を準備室 3の下方に設けた場合、一定の圧力に対する密度の差が大きい H eガスを準備室 3の導入し、処理室 2が準備室 3に対して略同圧になるようにすれば、 処理室 2と準備室 3との比重差によって、焼結磁石 Sを処理室 2から取り出す際に Dy 蒸気が処理室 2から準備室 3へ漏出する事を確実に防止できる。
[0065] また、本実施の形態では、例えば熱が支柱 61を通って焼結磁石 Sに伝達し難くよう に構成している力 これに限定されるものではなぐ焼結磁石 Sの温度上昇を積極的 に抑制するために冷却手段を設けてもよい。この場合、例えば、支柱 61の径を大きく し、支柱 61内部に冷媒 (冷却水）を循環させて、常温の磁石を高温に加熱された処 理室 3内に搬入したとき、輻射熱で加熱される焼結磁石 Sの温度上昇を抑制する冷 却手段とすればよい。
実施例 1
[0066] 鉄—ホウ素—希土類系の焼結磁石として、組成が 31Nd_ lCo_ lB_0. lCu_ bal. Fe (NEOMAX_ 50Z株式会社 NEOMAX社製）のものを用レヽ、 50 X 50 X 8 mmの直方体形状に加工した。この場合、焼成磁石 Sの表面を 20 x m以下の表面荒 さを有するように仕上カ卩ェした後、アセトンを用いて洗浄した。
[0067] 次に、上記成膜装置 1を用い、上記成膜方法によって焼成磁石 S表面に Dyを成膜 した。この場合、成膜材料を Dyとして、純度 99. 9%のものを用い、 500gの総量で受 け皿 24に配置した。保持手段 6の格子状の載置台 62を構成する線材は、 Mo製で 径を lmmとし、各載置台 62上に、上記のように洗浄処理した 4個の焼結磁石 Sを φ 8 0の円周上に乗せると（計 8個）共に、各焼結磁石 Sを半径方向線に沿って相互に対 向させて配置した。この場合、載置台 62相互の間の間隔を 60mmとした。
[0068] また、 Dyの成膜に先立って、準備室 3に Arを導入して、圧力を 10 X 10— &、高周 波電圧を 800Vに設定して、 60秒間プラズマ処理による焼結磁石表面のタリーニン グを行った。この場合、クリーニング後の焼成磁石の温度は、 60°Cであった。
[0069] 他方、遮蔽手段 5の閉位置で処理室 2を密閉し、処理室 2内を 1350°Cに加熱し、 D yを蒸発させて処理室 2を Dy蒸気で満たすこととした。また、 Dy蒸気雰囲気内に焼 成磁石 Sを搬入する際の処理室 2及び準備室 3の圧力を 10 X 10— 2Paに設定し、ま た、焼成磁石 Sを処理室 2に搬送した後の保持時間を 40秒に設定した。さらに、準備 室 3内での熱処理の条件として、準備室 3の圧力を 10 X 10— 3Paに設定し、 800°Cの 温度で 5分間、 600°Cの温度で 30分間とした。
[0070] 図 5は、上記条件で 8個の永久磁石を得たときの磁気特性を平均値で示す表であ る。尚、比較例として、 Dyの成膜を行わなレ、ものの磁気特性も併せて示している。こ れによれば、上記条件で永久磁石を作製すると（実施例 1)、最大エネルギー積が 50 . 3MGOeで、残留磁束密度が 14. 4で、保磁力が 23. 5KOeの高磁気特性を有す る永久磁石が得られたことが判る。また、 40秒間保持したときの焼結磁石 Sの温度を 測定すると、約 600°Cであり、膜厚を測定すると、約 100 / mであり、焼結磁石表面 にほぼ均等に成膜されていた。
実施例 2
[0071] 実施例 2では、熱処理がない以外は上記実施例 1と同条件で永久磁石を製作した が、 Dy蒸気雰囲気での永久磁石の保持時間を 1分に設定し、処理室 2内の温度を 変化させた。図 6は、その条件で成膜したときの Dyの膜厚と、製作した永久磁石の磁 気特性とを平均値で示す表である。これによれば、 1000°C以下の温度では、殆ど成 膜できないが、 1200°Cを超えた温度では、 20 z mZsec以上の高い成膜速度で成 膜できることが判る。この場合、約 1100°C〜1700°Cの範囲では、最大エネルギー 積が約 50MG〇eであって殆ど損なわれておらず、 17KOe以上の高い保磁力を有 する永久磁石が得られたことが判る。
実施例 3
[0072] 実施例 3では、前処理 (クリーニング処理）がない以外は、上記実施例 1と同条件で 永久磁石を製作したが、 Dy蒸気雰囲気での焼結磁石の保持時間を変化させた。図 7は、保持時間を変化させたときの Dyの膜厚、最高温度及び製作した永久磁石の磁 気特性を平均値で示す表である。これによれば、 17 Ai m/s以上の蒸着速度が得ら れ、、また、 60秒間保持したときでも焼結磁石自体の温度が 743°Cまでしか上がらな レ、ことが判る。また、 17 x m以上の膜厚で成膜すると、最大エネルギー積が約 50M GOeで、残留磁束密度が約 14. 5kGで、保磁力が 15. 4-21. 3K〇eの高磁気特 性を有する永久磁石が得られたことが判る。
実施例 4
[0073] 実施例 4では、前処理 (クリーニング処理）がない以外は、上記実施例 1と同条件で 永久磁石を製作したが、保持手段 6の格子状の載置台 62を構成する線材は、 Mo製 で径を 3mmとした。図 8は、線材を Mo製で径を 3mmとしたときの永久磁石の磁気特 性を平均値で示す表である。これによれば、線材を太くすることで、載置台 62に面し た焼結磁石 Sの面には格子状に成膜されない部分が存在するが、最大エネルギー 積が 50. OMGOeで、残留磁束密度が 14. 4kGで、保磁力力 ¾1. 3KOeの高磁気 特性を有する永久磁石が得られ、磁化容易方向を考慮して焼結磁石 Sを載置するこ とで、格子状の載置台上で成膜することの影響はなレ、ことが判る。
実施例 5
[0074] 実施例 5では、上記実施例 1と同条件で永久磁石を製作したが、 Dy蒸気雰囲気で の焼成磁石の保持時間を変化させた。図 9 (a)は、図 9 (b)に示す永久磁石表面の各 測定点（測定点（1)〜（15) )における膜厚の変化を平均値で示す表である。これに よれば、略均一に成膜されていることが判る。
実施例 6
[0075] 実施例 6では、鉄—ホウ素—希土類系の焼結磁石として、組成が 22Nd_ 5Dy_0 . 9B-4Co-bal. Feのものを用レ、、 3 X 50 X 40mmの直方体形状に加工した。こ の場合、焼成磁石 Sの表面を 50 z m以下の表面荒さを有するように仕上加工した。
[0076] 次に、上記成膜装置 1を用い、上記成膜方法によって焼成磁石 Sの表面に金属膜 を成膜した。この場合、成膜材料として、組成が 10Dy_ 5Tb_ 50Nd_ 35Prのもの を用レ、、受け皿 24に配置した。保持手段 6の格子状の載置台 62を構成する線材は 、 Mo製で径を lmmとし、各載置台 62上に、上記のように洗浄処理した 100個の焼 結磁石 Sを各焼結磁石 Sを半径方向線に沿って相互に対向させて配置した。
[0077] 他方、遮蔽手段 5の閉位置で処理室 2を密閉し、処理室 2内を 1250°Cに加熱し、 上記組成を有する成膜材料を蒸発させて処理室 2内に金属蒸気雰囲気を形成した。 金属蒸気雰囲気内に焼成磁石 Sを搬入する際の処理室 2及び準備室 3の圧力を 10 X 10_2Paに設定し、準備室 3の圧力を Heガスを導入して処理室 2と略同圧にする。
[0078] また、焼成磁石 Sを処理室 2に搬送した後の保持時間を、各焼成磁石の最高温度 力 S100°C〜1050°Cになるように、 10〜300秒に設定した。この場合、保持手段 6の 各支柱 61を水冷法により適宜冷却することとした。さらに、準備室 3内での熱処理の 条件として、準備室 3の圧力を 10 X 10— 3Paに設定し、 800°Cの温度で 1時間（拡散 工程）、 600°Cの温度で 30分間（ァニール工程）とした。その後、準備室 3を大気に戻 し、各磁石を取出した。
[0079] 図 10は、上記条件で 100個の永久磁石を得たときの磁気特性と、テープ剥がし法（ テープテスト）を実施した後の密着不良率とを示す表である。これによれば、焼成磁 石 Sの最高温度力 S 100°Cに達しない場合、焼結磁石 Sの表面に成膜材料が付着堆 積せず、高い保磁力が得らていない。それに対して、最高温度が 100°C以上〜 105 0°C以下の範囲内では、 10 / m以上の成膜材料が付着堆積し、この場合、最大エネ ルギ一積力 S44MG〇e以上で、残留磁束密度が約 13. 8 (kG)以上で、保磁力が 28 KOe以上の高磁気特性を有する永久磁石が得られたことが判る。但し、焼結磁石 S の磁石温度が 250°Cより高い温度であって 450°Cより低い温度の場合では、 10%以 下の比率で密着不良が生じたことが判る。尚、実施例 6では、 Dyの成膜に先立って 焼結磁石表面のクリーニングを行わないことから、成膜時に焼結磁石のグレイン内へ の Dyの進入が抑制され、その結果、各焼成磁石の最高温度が 900°Cを超えても、 磁気特性を示す最大エネルギー積:が低下しないことが判る。
実施例 7
[0080] 実施例 7では、鉄 ホウ素 希土類系の焼結磁石として、組成が 28Nd— 1B— 0.
05Cu-0. 17Zr-bal. Feのものを用い、 5 X 50 X 40mmの直方体形状に加工し た。この場合、焼成磁石 Sの表面を 5 μ πι以下の表面荒さを有するように仕上加工し た後、アセトンを用いて洗浄した。
[0081] 次に、上記成膜装置 1を用い、上記成膜方法によって焼成磁石 Sの表面に Dyを成 膜した。この場合、成膜材料として Dyとして、純度 99. 9%のものを用い、受け皿 24 に配置した。各載置台 62上に、上記のように洗浄処理した 100個の焼結磁石 Sを各 焼結磁石 Sを半径方向線に沿って相互に対向させて配置した。
[0082] また、 Dyの成膜に先立って、準備室 3に Arを導入して、圧力を 10 X 10_ &、高周 波電圧を 800Vに設定して、 60秒間プラズマ処理による焼結磁石表面のタリーニン グを行った。この場合、クリーニング後の焼成磁石の温度は、 60°Cであった。
[0083] 他方、遮蔽手段 5の閉位置で処理室 2を密閉し、処理室 2内を 1200°Cに加熱し、 D yを蒸発させて処理室 2内に金属蒸気雰囲気を形成した。 Dy蒸気雰囲気内に焼成 磁石 Sを搬入する際の処理室 2及び準備室 3の圧力を 10 X 10_2Paに設定し、また、 焼成磁石 Sを処理室 2に搬送した後、平均 20 μ mの膜厚で Dy膜が成膜されるように 、保持時間を設定した。さらに、準備室 3内での熱処理の条件として、準備室 3の圧 力を 10 X 10_3Paに設定し、 950°Cの温度で 1時間（拡散工程）、 500°Cの温度で 30 分間（ァニール工程）とした。その後、準備室 3を大気に戻し、各磁石を取出した。 (比較例）
[0084] 比較例 1乃至比較例 3として、上記実施例 7と同条件で焼結磁石 Sを製作したが、 D y膜を成膜して熱処理を施することに代えて、比較例 1では、 100個の焼結磁石 Sの 表面に公知の方法で、平均 20 / mの膜厚で、エポキシ樹脂からなる樹脂塗装を施し 、永久磁石を得た。比較例 2では、 100個の焼結磁石 Sの表面に公知のメツキ法で、 平均 20 /i mの膜厚で Niメツキを施した。比較例 3では、 100個の焼結磁石 Sの表面 に公知の蒸着法で平均 20 μ mの膜厚で A1を蒸着した。
[0085] 図 11は、実施例 7及び比較例 1乃至比較例 3の永久磁石の磁気特性及び耐食性 、耐候性を、比較例 4として上記焼結磁石 Sの磁気特性及び耐食性、耐候性と共に 示す表である。ここで、耐食性、耐候性を示す試験として、永久磁石または焼結磁石 Sの表面に塩水を噴射して 100時間放置後目視で鲭びの発生が視認できるかの試 験、飽和蒸気加圧試験（PCT:プレッシャータッカーテスト） 100時間、及び温度 80 °C、湿度 90%の下で 1000時間放置後目視で鲭びの発生が視認できるかの試験を 行った。
[0086] これによれば、比較例 1乃至比較例 4では保持力が 10K〇e以下であるのに対し、 実施例 7では、最大エネルギー積が 56MG〇eで、残留磁束密度が 15. 0以上で、 保磁力が 28K〇eの高磁気特性を有することが判る。また、耐食性、耐候性を示す試 験にぉレ、て、比較例 1乃至比較例 4では、上記試験のレ、ずれかで鲭びの発生が視認 されたのに対し、実施例 7では、 目視で鲭びの発生が視認できず、強い耐食性、耐 候性を有することが判る。
実施例 8
[0087] 実施例 8では、鉄—ホウ素—希土類系の焼結磁石として、組成が 31Nd— ICo— 1 B-0. lCu-bal. Fe (NEOMAX—50/株式会社 NEOMAX社製）のものを用い , 50 X 50 X 8mmの直方体形状に加工した。この場合、焼成磁石 Sの表面を 20 β m 以下の表面荒さを有するように仕上加工した後、アセトンを用いて洗浄した。
[0088] 次に、上記成膜装置 1を用い、上記成膜方法によって焼成磁石 S表面に金属蒸発 材料を成膜した。この場合、成膜材料である金属蒸発材料として、 Dyと、 Nd、 Pr、 Al 、 Cu、 Ga、 Taを化学量論比 1： 1でそれぞれ混同した合金を用い、受け皿 24に配置 した。また、上記金属蒸発材料の成膜に先立って、準備室 3に Arを導入して、圧力を 10 X 10_ 1Pa,高周波電圧を 800Vに設定して、 60秒間プラズマ処理による焼結磁 石表面のクリーニングを行った。この場合、クリーニング後の焼成磁石の温度は、 60 °Cであった。
[0089] 他方、遮蔽手段 5の閉位置で処理室 2を密閉し、処理室 2内を 1350°Cに加熱し、 金属蒸発材料を蒸発させて処理室 2を金属蒸気で満たすこととした。また、金属蒸気 雰囲気内に焼成磁石 Sを搬入する際の処理室 2及び準備室 3の圧力を 10 X 10"2Pa に設定し、焼成磁石 Sを処理室 2に搬送し、約 30 z mの膜厚で成膜されるように、保 持時間を設定した。さらに、準備室 3内での熱処理の条件として、準備室 3の圧力を 1 0 X 10_3Paに設定し、 800°Cの温度で 5分間（拡散工程）、 600°Cの温度で 30分間（ ァニーノレ工程）とした。
[0090] 図 12は、上記条件で永久磁石を得たときの磁気特性を示す表である。尚、比較例 として、上記と同一条件で永久磁石を作製したが、金属蒸発材料として、 Dy単体を 用いた場合、及び Dyに、 Ni、 Co、 Fe、 Au、 Pt、 Agを化学量論比 1： 1でそれぞれ混 同した合金を用いた場合の磁気特性も併せて示している。これによれば、比較例のも のでは、 Dy単体を成膜して得た永久磁石と比較して、特に保磁力の低下が著しぐ また、最大エネルギー積も低下した。それに対し、実施例 8では、 Dy単体を成膜して 得た永久磁石と比較して、特に保磁力を高めることができ、最大エネルギー積が 50. OMGOe以上で、残留磁束密度が約 14. 0 (kG)以上で、保磁力が 24. lK〇e以上 の高磁気特性を有する永久磁石が得られたことが判る。
図面の簡単な説明
[0091] [図 1]本発明の成膜装置の構成を概略的に説明する図。
[図 2]処理室内での被処理物である焼結磁石の保持を説明する図。
[図 3]本発明の永久磁石の製造手順を説明する図。
[図 4]Ar、 He、 Dyの温度と密度との関係を示すグラフ。
[図 5]実施例 1で製造した永久磁石の磁気特性の平均値を示す表。
[図 6]実施例 2で成膜したときの膜厚と、実施例 2で製造した永久磁石の磁気特性と を平均値で示す表。
[図 7]実施例 3で成膜したときの Dyの膜厚、最高温度及び製作した永久磁石の磁気 特性を平均値で示す表。
[図 8]実施例 4で製作した永久磁石の磁気特性を平均値で示す表。
[図 9]実施例 5で成膜したときの磁石表面の膜厚を平均値で示す表。
[図 10]実施例 6で永久磁石を得たときの磁気特性と、密着不良率とを示す表。
[図 11]実施例 7及び比較例 1乃至比較例 4の磁気特性及び耐食性、耐候性を示す 表。
[図 12]実施例 8で製造した永久磁石の磁気特性を示す表。
符号の説明
[0092] 1 成膜装置
2 処理室
3 準備室
5 遮蔽手段 6 保持手段
7 搬送手段
S マグネット (被成膜物)

Claims

請求の範囲
[1] 処理室を加熱し、この処理室内に予め配置した金属蒸発材料を蒸発させて金属蒸 気雰囲気を処理室内に形成する第一工程と、処理室内の温度より低く保持した被成 膜物をこの処理室に搬入し、処理室内と被成膜物との間の温度差によって被成膜物 の表面に前記金属蒸発材料を選択的に付着堆積させる第二工程とを含むことを特 徴とする成膜方法。
[2] 前記金属蒸気雰囲気が、前記処理室内で飽和状態であることを特徴とする請求項 1 記載の成膜方法。
[3] 加熱手段によって内部を略均一に高温加熱できるように構成した処理室と、この処理 室に連通する準備室と、処理室及び準備室を所定の真空度に保持する真空排気手 段と、処理室と準備室とを連通した開位置及び処理室を密閉する閉位置との間で移 動自在な遮蔽手段と、被成膜物を処理室と準備室との間で移動可能とし、遮蔽手段 の開位置で被成膜物を処理室に移動させたときこの処理室の密閉を可能とする搬送 手段とを備え、前記遮蔽手段の閉位置で処理室を加熱し、予め処理室内に配置した 金属蒸発材料を蒸発させて金属蒸気雰囲気を形成し、遮蔽手段を開位置に移動し て、搬送手段によって準備室内の被成膜物を処理室に移動させ、処理室内と被成膜 物との温度差によって、被成膜物の表面に前記金属蒸発材料を選択的に付着堆積 させるように構成したことを特徴とする成膜装置。
[4] 前記処理室は、他の真空排気手段を設けた真空チャンバ内に配置され、一面が開 口するように形成した均熱板で画成され、この開口面を除くこの均熱板の周囲を囲う ように断熱材を設けると共に、均熱板と断熱材との間に加熱手段を設け、加熱手段に よって均熱板を加熱するようにしたものであることを特徴とする請求項 3記載の成膜装 置。
[5] 前記準備室に不活性ガスの導入を可能とするガス導入手段を設け、このガス導入手 段を介して準備室内に不活性ガスを導入して、処理室が準備室に対して負圧になる ようにしたことを特徴とする請求項 3または請求項 4記載の成膜装置。
[6] 前記準備室に Heガスの導入を可能とするガス導入手段を設け、このガス導入手段を 介して準備室内に Heガスを導入して、処理室が準備室に対して略同圧になるように したことを特徴とする請求項 3または請求項 4記載の成膜装置。
[7] 前記処理室を前記準備室の下方に配置したことを特徴とする請求項 6記載の成膜装 置。
[8] 前記処理室内での金属蒸発材料の配置を可能とする配置手段を設け、搬送手段に よって被処理物を処理室に移動させたとき、被成膜物の周囲を囲って金属蒸発材料 が配置されるように、配置手段を環状に形成したことを特徴とする請求項 3乃至請求 項 7のレ、ずれかに記載の成膜装置。
[9] 前記準備室にプラズマ発生手段を設け、プラズマによる被成膜物表面のクリーニング を可能としたことを特徴とする請求項 3乃至請求項 8のいずれかに記載の成膜装置。
[10] 前記準備室に他の加熱手段を設け、真空雰囲気またはこの準備室に接続したガス 導入手段から不活性ガスを導入して、熱処理による被成膜物表面のクリーニングを 可能としたことを特徴とする請求項 3乃至請求項 9のいずれかに記載の成膜装置。
[11] 前記金属蒸発材料は、 Dy、 Tbのいずれか一方または Dy、 Tbの少なくとも一方を含 有する合金であり、被成膜物が所定形状を有する鉄 ホウ素 希土類系の焼結磁 石であることを特徴とする請求項 3乃至請求項 10のいずれかに記載の成膜装置。
[12] 所定形状を有する鉄 ホウ素 希土類系の磁石の表面に、 Dy、 Tbの少なくとも一 方を含有する金属蒸発材料を成膜する成膜工程と、所定温度下で熱処理を施して 表面に成膜した前記金属蒸発材料を焼結磁石の結晶粒界相に拡散させる拡散工程 とを含む永久磁石の製造方法であって、前記成膜工程は、この成膜工程を実施する 処理室を加熱し、この処理室内に予め配置した前記金属蒸発材料を蒸発させて金 属蒸気雰囲気を処理室内に形成する第一工程と、処理室内の温度より低く保持した 磁石をこの処理室に搬入し、この磁石が所定温度に達するまでに、処理室内と磁石 との間の温度差によって磁石表面に前記金属蒸発材料を選択的に付着堆積させる 第二工程とを含むことを特徴とする永久磁石の製造方法。
[13] 前記金属蒸気雰囲気が、前記処理室内で飽和状態であることを特徴とする請求項 1 2記載の永久磁石の製造方法。
[14] 前記金属蒸発材料は、 Nd、 Pr、 Al、 Cu、 Ga、 Taのうち少なくとも 1種類をさらに含有 することを特徴とする請求項 12または請求項 13記載の永久磁石の製造方法。
[15] 前記第二工程において、前記磁石の所定温度を、 250°C以下または 450°C以上とし たことを特徴とする請求項 12乃至請求項 14のいずれかに記載の永久磁石の製造方 法。
[16] 処理室内の温度より低く保持した磁石を処理室に搬入するのに先立って、この磁石 の表面を真空雰囲気内でクリーニングする工程をさらに含むことを特徴とする請求項
12乃至請求項 15のいずれかに記載の永久磁石の製造方法。
[17] 前記第一工程において、処理室内の温度を 1000°C〜： 1700°Cの範囲に設定するこ とを特徴とする請求項 12乃至請求項 16のいずれかに記載の永久磁石の製造方法。
[18] 前記成膜工程において、処理室内に配置される金属蒸発材料の粒径が 10〜： 1000 z mの範囲であることを特徴とする請求項 12乃至請求項 17のいずれかに記載の永 久磁石の製造方法。
[19] 所定形状を有する鉄一ホウ素一希土類系の磁石を有し、この磁石表面に、 Dy、 Tb の少なくとも一方を含有する金属蒸発材料を蒸発させて金属蒸気雰囲気を処理室 内に形成し、処理室内の温度より低く保持した磁石をこの処理室に搬入して、この磁 石が所定温度に達するまでに、処理室内と磁石との間の温度差によって磁石表面に 前記金属蒸発材料を選択的に付着堆積させた後、熱処理を施して磁石表面の Dy、 Tbの少なくとも一方を磁石の結晶粒界相に拡散させてなることを特徴とする永久磁 石。
[20] 前記磁石の表面、結晶粒界に、 Dy、 Tbの少なくとも一方を含有するリッチ相を有す ることを特徴とする請求項 19記載の永久磁石。
[21] 前記磁石の表面が前記リッチ相で覆われ、結晶粒界に、前記リッチ相を 1〜50%の 範囲で含むことを特徴とする請求項 19または請求項 20記載の永久磁石。
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