(57)【要約】      （修正有）【課題】脱磁工程が不要なＦＣＣ磁石の製造方法を提供する。【解決手段】ＦＣＣ磁石の製造方法は、５〜１４質量％のＣｏ、２０〜４０質量％のＣｒ、５質量％以下の添加元素、および、残部のＦｅを含有するＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系合金を用意する工程Ｓ１０と、合金に機械加工を行って加工体を形成する工程Ｓ２０、Ｓ３０と、加工体に対し、酸化性雰囲気中において６００℃以上９００℃以下の温度で溶体化処理を行い、酸化物層を加工体の表面に形成する工程Ｓ４２と、加工体に対し、６００℃以上７００℃以下の温度で磁場中熱処理を行う工程Ｓ４４と、加工体に対し、４００℃以上６５０℃以下の温度で時効処理を行う工程Ｓ４６とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物層を表面に有するＦＣＣ磁石を製造する方法であって、
５質量％以上１４質量％以下のＣｏ、２０質量％以上４０質量％以下のＣｒ、５質量％以下（０質量％を含む）の添加元素、および、残部のＦｅを含有するＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系合金を用意する工程と、
前記Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系合金に機械加工を行ってＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系合金の加工体を形成する工程と、
前記加工体に対し、酸化性雰囲気中において６００℃以上９００℃以下の温度で溶体化処理を行い、前記酸化物層を前記加工体の表面に形成する工程と、
前記溶体化処理が施された加工体に対し、６００℃以上７００℃以下の温度で磁場中熱処理を行う工程と、
前記磁場中熱処理が施された加工体に対し、４００℃以上６７０℃以下の温度で時効処理を行う工程と、
を含む、ＦＣＣ磁石の製造方法。
【請求項２】
前記Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系合金は、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系鋳造合金である、請求項１に記載のＦＣＣ磁石の製造方法。
【請求項３】
前記溶体化処理は、大気雰囲気中で行われる、請求項１または２に記載のＦＣＣ磁石の製造方法。
【請求項４】
前記加工体を形成する工程は、前記加工体に対して仕上げ研磨を行うことを含む、請求項１または２に記載のＦＣＣ磁石の製造方法。
【請求項５】
前記Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系合金のＣｏ含有量は８質量％以上１２質量％以下である、請求項１から４のいずれかに記載のＦＣＣ磁石の製造方法。
【請求項６】
前記添加元素は、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｖ、Ｓｉ、およびＡｌからなる群から選択された少なくとも１種の元素である、請求項１から５のいずれかに記載のＦＣＣ磁石の製造方法。
【請求項７】
前記時効処理の後、加工工程を行うことなく、ＦＣＣ磁石を出荷する工程を含む、請求項１から６のいずれかに記載のＦＣＣ磁石の製造方法。
【請求項８】
前記時効処理の後、脱磁工程を行うことなく、ＦＣＣ磁石を出荷する工程を含む、請求項１から７のいずれかに記載のＦＣＣ磁石の製造方法。
【請求項９】
表面に酸化物層を有するＦＣＣ磁石であって、
前記酸化物層の厚さは、１０〜１００ｎｍであり、
前記酸化物層は、
３５質量％以上７０質量％以下のＣｒ、
２０質量％以上３０質量％以下の酸素、
１．５質量％以下のＣｏ、
１０質量％以下の添加元素、および、
残部のＦｅを含有する、ＦＣＣ磁石。
【請求項１０】
前記酸化物層の直下に、厚さが１〜５μｍである層を有しており、
前記層は、ＦＣＣ磁石の中心部に比べてＣｒがアイランド状に濃化している、請求項９に記載のＦＣＣ磁石。
【請求項１１】
前記ＦＣＣ磁石は添加元素としてＴｉを含有し、前記層は、ＦＣＣ磁石の中心部に比べてＴｉ濃度が低い部分が存在する、請求項１０に記載のＦＣＣ磁石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ＦＣＣ磁石の製造方法およびＦＣＣ磁石に関する。
【背景技術】
【０００２】
「ＦＣＣ磁石」と呼ばれるＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系合金磁石は、Ｆｅ、Ｃｒ、およびＣｏを主成分とする金属合金の磁石である。ＦＣＣ磁石の形状は、鋳造、圧延（鍛造を含む）などによって与えられる。例えば鋳造による場合、ＦＣＣ磁石は、Ｆｅ、Ｃｒ、およびＣｏを含む金属材料を溶解して鋳造した後、溶体化処理、磁場中熱処理、および時効処理を行うことによって製造され得る。これらの熱処理により、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系合金中でスピノーダル分解が生じ、強磁性相の単磁区微粒子が非磁性マトリックス中に析出する。スピノーダル分解が生じるとき、特定方向の磁場を印加することにより、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系合金に磁気異方性を与えることができる。
【０００３】
ＦＣＣ磁石は、希少元素であるＮｄ、Ｄｙ、Ｔｂなどのレアアースを使用することなく製造される。ＦＣＣ磁石の金属材料は、高価で価格変動の大きいＣｏを含有するが、その含有量は、金属合金磁石の代表例であるアルニコ磁石におけるＣｏの含有量の半分以下である。さらに、ＦＣＣ磁石の固有保磁力ＨｃＪは、フェライト磁石に比べて小さいが、ＦＣＣ磁石の残留磁束密度Ｂｒは、希土類磁石に匹敵する。また、ＦＣＣ磁石における残留磁束密度Ｂｒおよび固有保磁力ＨｃＪの温度係数は非常に低く、５００℃程度の高温環境にも使用可能である。これらの特性を利用して、ＦＣＣ磁石は様々な製品に採用されている。
【０００４】
従来のＦＣＣ磁石の製造方法では、鋳造磁石の場合、鋳造合金に前記熱処理を行った後、研削、研磨等の加工により、仕上げを行うことが一般的であった。ＦＣＣ磁石は、希土類磁石に比べて耐食性の良い磁石として知られている。ＦＣＣ磁石は、表面処理を施さずに使用される場合もあるが、さらに優れた耐食性を要求される場合または使用用途によっては、研磨などの仕上げ加工が行われた後、表面処理が施されることがある。
【０００５】
特許文献１は、合金組成および製法の工夫により、ＦＣＣ磁石の鋳造時に発生する様々な鋳造欠陥を低減し、仕上げ加工の手間を省くことが可能であると記載している。
【０００６】
特許文献２は、ＦＣＣ磁石の製造工程における溶体化処理工程が１２００℃以上の高温で行われるため、表面に添加元素であるＴｉやＶなどの酸化被膜ができることを開示している。特許文献２には、そのような酸化被膜がめっき被膜などの表面処理被膜の密着性を阻害すると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平２−３０５９４３号公報
【特許文献２】特開平８−１３１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示されている方法によっても、実際には、熱処理後において、精密な寸法加工が必要であり、主として研磨などの仕上げ加工を省くことは難しい。また、ＦＣＣ磁石は機械的ショックによって磁気を帯びるという特性があるため、熱処理後に仕上げ加工を行うと、磁気を帯びた研磨粉が磁石表面に強固に付着する。このため、仕上げ加工後には、脱磁工程、および、ジェット噴射を用いた洗浄などの念入りな洗浄工程を行うことにより、ＦＣＣ磁石の表面に付着した研磨粉を除去する必要がある。
【０００９】
特許文献２は、合金組成中に微量のＢ（ホウ素）を含有させることにより、ＦＣＣ磁石の表面における酸化を抑制し、その後に行われる表面処理を阻害しないようにすることを教示している。
【００１０】
本発明の実施形態は、上記課題を解決するＦＣＣ磁石の製造方法およびＦＣＣ磁石を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示のＦＣＣ磁石の製造方法は、例示的な実施形態において、酸化物層を表面に有するＦＣＣ磁石を製造する方法であって、５質量％以上１４質量％以下のＣｏ、２０質量％以上４０質量％以下のＣｒ、５質量％以下の添加元素、および、残部のＦｅを含有するＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系合金を用意する工程と、前記Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系合金に機械加工を行ってＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系合金の加工体を形成する工程と、前記加工体に対し、酸化性雰囲気中において６００℃以上９００℃以下の温度で溶体化処理を行い、前記酸化物層を前記加工体の表面に形成する工程と、前記溶体化処理が施された加工体に対し、６００℃以上７００℃以下の温度で磁場中熱処理を行う工程と、前記磁場中熱処理が施された加工体に対し、４００℃以上６７０℃以下の温度で時効処理を行う工程とを含む。
【００１２】
ある実施形態において、前記Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系合金は、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系鋳造合金である。
【００１３】
ある実施形態において、前記溶体化処理は、大気雰囲気中で行われる。
【００１４】
ある実施形態において、前記加工体を形成する工程は、前記加工体に対して仕上げ研磨を行うことを含む。
【００１５】
ある実施形態において、前記Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系合金のＣｏ含有量は８質量％以上１２質量％以下である。
【００１６】
ある実施形態において、前記添加元素は、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｖ、Ｓｉ、およびＡｌからなる群から選択された少なくとも１種の元素である。
【００１７】
ある実施形態において、前記時効処理の後、加工工程を行うことなく、ＦＣＣ磁石を出荷する工程を含む。
【００１８】
ある実施形態において、前記時効処理の後、脱磁工程を行うことなく、ＦＣＣ磁石を出荷する工程を含む。
【００１９】
本開示のＦＣＣ磁石は、表面に酸化物層を有するＦＣＣ磁石であって、前記酸化物層の厚さは、１０〜１００ｎｍであり、前記酸化物層は、３５質量％以上７０質量％以下のＣｒ、２０質量％以上３０質量％以下の酸素、１．５質量％以下のＣｏ、１０質量％以下の添加元素、および、残部のＦｅを含有する。
【００２０】
ある実施形態において、前記酸化物層の直下に、厚さが１〜５μｍである層を有しており、前記層は、ＦＣＣ磁石の中心部に比べてＣｒがアイランド状に濃化している。
【００２１】
ある実施形態において、前記ＦＣＣ磁石は添加元素としてＴｉを含有し、前記層は、ＦＣＣ磁石の中心部に比べてＴｉ濃度が低い部分が存在する。
【発明の効果】
【００２２】
本開示の実施形態によれば、熱処理後に機械的加工を行わないので脱磁工程が不要になり、洗浄工程も簡易化される。また、特別な表面処理工程を付加しなくても、耐食性に優れたＦＣＣ磁石が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本開示によるＦＣＣ磁石の製造方法の実施形態を説明するためのフローチャートである。
【図２】ＦＣＣ磁石の製造方法の従来例を説明するためのフローチャートである。
【図３】、酸化被膜が形成されたＦＣＣ磁石における表層近くの断面ＴＥＭ画像である。
【図４】図３における領域ＡおよびＢを拡大した画像（「拡大Ａ」および「拡大Ｂ」）を示す図である。
【図５】ＴＥＭ−ＥＤＸのマッピング結果を示す図である。
【図６】ＥＰＭＡマッピング結果を示す図である。
【図７】本開示の実施例の方法で製造されたＦＣＣ磁石の写真を示す図である。
【図８】比較例の方法で製造されたＦＣＣ磁石の写真を示す図である。
【図９】本開示の実施例の方法で製造されたＦＣＣ磁石の耐食性試験を行った後の写真を示す図である。
【図１０】比較例の方法で製造されたＦＣＣ磁石の耐食性試験を行った後の写真を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本開示のＦＣＣ磁石の製造方法は、
（１）  ５質量％以上１４質量％以下のＣｏ、２０質量％以上４０質量％以下のＣｒ、５質量％以下の添加元素、および、残部のＦｅを含有するＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系合金を用意する工程、
（２）  Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系合金に機械加工を行ってＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系合金の加工体を形成する工程、
（３）  加工体に対し、酸化性雰囲気中において６００℃以上９００℃以下の温度で溶体化処理を行い、酸化物層を前記加工体の表面に形成する工程、
（４）  加工体に対し、６００℃以上７００℃以下の温度で磁場中熱処理を行う工程、
（５）  加工体に対し、４００℃以上６５０℃以下の温度で時効処理を行う工程、
を含む。
【００２５】
本開示のＦＣＣ磁石の製造方法によれば、溶体化処理、磁場中熱処理、および時効処理を含む熱処理を実行する前に、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系合金に機械加工を行ってＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系合金の加工体を形成する。そして、これらの熱処理を実行した後には、加工体の表面を研磨しない。こうして製造された加工体（ＦＣＣ磁石）の表面には、溶体化処理などの熱処理中に形成された酸化物層（酸化被膜）が存在している。この酸化物層が最終的に除去されることなく、ＦＣＣ磁石の表面保護膜として機能するため、ＦＣＣ磁石の耐食性が向上する。また、上記の方法によれば、熱処理後に加工を行わないので脱磁工程が不要となり、洗浄工程も簡易洗浄で済ますことができる。なお、本明細書において、単に「加工体」と言うときは、仕上げ加工などの最終加工工程を終えた、以降の工程で更なる加工を行わないものを指し、例えば、粗加工後仕上げ加工前のものについては「粗加工体」などと称することとする。
【００２６】
以下、図１を参照しながら、本開示におけるＦＣＣ磁石の製造方法の一例として、鋳造による実施形態を説明する。
【００２７】
まず、工程Ｓ１０において、以下に示す組成を有する合金を溶解してＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系合金を用意する。
【００２８】
＜合金組成＞
合金は、５質量％以上１４質量％以下のＣｏ、２０質量％以上４０質量％以下のＣｒ、５質量％以下（０質量％を含む）の添加元素（Ｔｉ、Ｍｏ、Ｖ、Ｓｉ、Ａｌから選択され、ＴｉまたはＴｉとＶを含むことが好ましい）を含有し、残部はＦｅである。この合金組成の特徴点のひとつは、Ｃｏ含有量が少ないことにある。Ｃｏ含有量の好ましい範囲は、８質量％以上１２質量％以下である。
【００２９】
従来、溶体化処理は１２００℃以上の高温が必要であるとされていた。しかし、本発明者の検討の結果、Ｃｏ含有量を５質量％以上１４質量％以下に制限することにより、溶体化処理の温度を低い範囲（６００℃以上９００℃以下、典型的には７００℃以上８５０℃以下）にすることが可能であることがわかった。また、この温度範囲で溶体化処理を行うと、合金表面に耐食性（耐酸化性）に優れた緻密な被膜が形成されることもわかった。この被膜は、耐食性に優れたＣｒ２Ｏ３などのＣｒ酸化物を主体とする酸化物層である。溶体化処理の温度が前述の範囲内に調整されていると、形成された被膜は緻密で耐食性に優れている。しかし、溶体化処理の温度が９００℃を超えると、合金表面には緻密な酸化被膜は形成されにくく、耐食性、特に酸に対する耐性が低下することも確認した。例えば溶体化処理の温度が１３００℃であると、酸化被膜は厚くなるが、粗雑であり、良好な耐食性は得られない。
【００３０】
酸化被膜の緻密性および耐食性を高め、膜厚を均一化するという観点から、Ｃｒ含有量は２０質量％以上（例えば２５質量％程度）であることが好ましい。
【００３１】
Ｔｉの添加は製造中の種々の要因による磁気特性の劣化を抑制する。Ｍｏの添加は保磁力ＨｃＪの向上効果がある。Ｖ、Ｓｉ、Ａｌの添加は、鋳造時における合金溶湯の流れを良くする。
【００３２】
残部は、実質的にＦｅであるが、不可避的不純物を含んでいてもよい。
【００３３】
＜鋳造＞
上記の組成を有する合金を、大気溶解炉等の溶解炉で溶融して溶湯を形成する。溶解温度は、例えば１６００℃程度である。溶湯を鋳型に流し込み、その後、自然冷却することにより、ＦＣＣ系鋳造合金が形成される。鋳型の形状および大きさは任意である。
【００３４】
＜粗加工＞
次に、図１の工程Ｓ２０において、ＦＣＣ系鋳造合金に対して機械的な粗加工を行い、最終的な形状に近い形状を有する粗加工体を形成する。このような粗加工は、例えば、湯口加工および端面加工を含む。湯口加工は、例えばセンタレス研削盤によって行われ、端面加工は、例えば平面研磨機によって行われ得る。
【００３５】
＜仕上げ加工＞
次に、工程Ｓ３０において、上記の粗加工体に対して仕上げ加工を行う。最終的な寸法加工、例えば仕上げ研磨工程まで行う。ＦＣＣ系鋳造合金は、加工性に優れるため、ねじ切りなどの微細な凹凸を表面に形成することもできる。本開示の実施形態では、後述する溶体化処理によって形成された耐食性に優れる酸化被膜を除去してしまわないように、溶体化処理などの熱処理を行った後は、機械加工を行わない。
【００３６】
溶体化処理などの熱処理の前に仕上げ研磨を含む全ての機械加工を完了させることには、以下の利点がある。
【００３７】
前述したように、ＦＣＣ磁石は機械的ショックによって磁気を帯びるという特性があるため、熱処理後に仕上げ研磨などの機械加工を行うと、磁気を帯びた研磨粉（切粉）が強固に付着する。このため、従来、仕上げ研磨の後、脱磁工程が必要であった。これに対して、本実施形態では、熱処理前に全ての加工工程を終えるので、熱処理後にＦＣＣ磁石が磁気を帯びることがなく、脱磁の必要もない。また、熱処理後の洗浄工程も簡易洗浄工程ですむ。
【００３８】
＜熱処理＞
次に、工程Ｓ４０において、上記の加工体に対して各種の熱処理を行う。具体的には、工程Ｓ４２において溶体化処理、工程Ｓ４４において磁場中熱処理、工程Ｓ４６において時効処理を行う。
【００３９】
溶体化処理（工程Ｓ４２）は、酸化性雰囲気（典型的には大気雰囲気中）で加工体の温度を６００℃以上９００℃以下、好ましくは７００℃以上８５０℃以下の範囲で、例えば１０分以上２０分以下の間、維持する。この溶体化処理によってＦＣＣ合金は、強磁性元素と非磁性元素との固溶体（α相）から構成された状態になる。また、酸化性雰囲気中における６００℃以上９００℃以下の熱処理により、Ｃｒ酸化物を主体とする酸化被膜が加工体の表面に形成される。この酸化被膜がＦＣＣ磁石の耐食性を向上させる。この酸化物については後に詳述する。前述したように、溶体化処理の温度が９００℃を超えて高くなると、形成される酸化被膜の緻密性が失われ、耐食性向上の効果が得られなくなる。本開示の実施形態では、こうして形成された酸化被膜を最終的に除去することなく、ＦＣＣ合金の表面保護膜として活用する。
【００４０】
磁場中熱処理（工程Ｓ４４）は、例えば２００ｋＡ／ｍ以上の磁場中で加工体の温度を６００℃以上７００℃以下、好ましくは６２０℃以上６６０℃以下の範囲で、例えば６０分以上９０分以下の間、維持する。この磁場中熱処理によってＦＣＣ合金では、スピノーダル分解が進行し、α１相（ＦｅＣｏ強磁性相）およびα２相（Ｃｒ非磁性相）の２相に分離した状態に変化する。スピノーダル分解が進行するときに磁場が印加されているため、強磁性のα１相が磁場の向きに整合して長く成長する。その結果、形状磁気異方性を発現させることができる。磁場中熱処理の雰囲気も大気中でよい。
【００４１】
時効処理（工程Ｓ４６）は４００℃以上６７０℃以下の温度範囲で行う。時効処理では、磁場中熱処理の温度よりも５〜３０℃程度低い時効処理開始温度（例えば５７０〜６７０℃）から時効処理終了温度（例えば４００〜６００℃）まで、毎時１〜７℃、好ましくは毎時２〜６℃の降温速度で行う制御冷却の過程が含まれていることが好ましい。磁場中熱処理の温度から、いったん時効処理開始温度未満まで降温させてもよい。その場合は、時効処理開始温度まで昇温してから冷却を開始する。これによって、α１相とα２相の組成差を拡大させ、よりＦｅＣｏに富む相とＣｒに富む相に分離することができるため、α１相をより磁場方向に成長させて保磁力を高くすることが可能になる。時効処理の雰囲気も大気中でよい。
【００４２】
なお、溶体化処理によって加工体の表面に形成された緻密な酸化被膜は、その後に大気中で行う磁場中熱処理および時効処理によってさらに成長してもよい。
【００４３】
＜検査・出荷＞
次に、工程Ｓ５０において、検査・出荷が行われる。この前に簡易洗浄工程が行われてもよい。熱処理工程（工程Ｓ４０）の後に仕上げ研磨加工を行わないので、磁性を帯びた研磨粉が磁石表面にこびりついたりすることがない。このため、従来の製造方法で必要とされてきた洗浄工程に比べて簡単な洗浄工程（例えば超音波清浄）を行えばよい。
【００４４】
比較のため、図２を参照して、ＦＣＣ磁石の製造方法の従来例における工程の順序を説明する。
【００４５】
図示されている例では、仕上げ加工の工程Ｓ３０が熱処理の工程Ｓ４０よりも後に行われている。スピノーダル分解によりα１相（ＦｅＣｏ強磁性相）およびα２相（Ｃｒ非磁性相）を形成された後に機械加工が行われることになる。このため、機械加工によって形成された研磨粉などが磁化を帯び、ＦＣＣ磁石の表面に強力に付着する。従って、脱磁・洗浄の工程Ｓ６０が不可欠になる。
【００４６】
＜酸化被膜＞
以上の工程で磁石表面に形成された酸化被膜について詳述する。
【００４７】
図３は、後述の実施例と同じ組成の合金を用い、同じ方法で製造された、酸化被膜が形成されたＦＣＣ磁石における表層近くの断面ＴＥＭ画像である。図４は、図３における領域Ａおよび領域Ｂを拡大した画像（「拡大Ａ」および「拡大Ｂ」）を示す。また、以下の表１は、図３および図４に示す分析箇所１〜４のＥＤＸ分析結果である。これらの図および表１の分析結果から、磁石の最表層には、厚さが１０〜１００ｎｍ、典型的には４０〜９０ｎｍの薄い酸化被膜が形成されていることがわかる。
【００４８】
表１および表１には示されていない他の分析箇所におけるＥＤＸ分析結果も総合すると、酸化被膜は、３５質量％以上７０質量％以下のＣｒ、２０質量％以上３０質量％以下の酸素、１．５質量％以下のＣｏ、１０質量％以下の添加元素、残部のＦｅを含有する含有している。このような酸化被膜におけるＣｒ濃度（ｍａｓｓ％）は、磁石素材におけるＣｒ濃度（ｍａｓｓ％）より高く、具体的にはその１．５〜３倍程度であり、Ｃｒが酸化被膜中で濃化していることがわかる。一方、酸化被膜におけるＦｅ濃度（ｍａｓｓ％）は、磁石素材におけるＦｅ濃度（ｍａｓｓ％）より低く、具体的にはその１５〜５０％程度である。酸化被膜におけるＣｏ濃度（ｍａｓｓ％）も、磁石素材におけるＣｏ濃度（ｍａｓｓ％）より低く、具体的にはその５〜１０％程度である。
【００４９】
【表１】
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【００５０】
図５は、ＴＥＭ−ＥＤＸのマッピング結果である。図５の最上段における左側はＴＥＭ像、右側は酸素のマップを示している。また、図５の中段における左側、中央、右側は、それぞれ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏのマップを示している。図５の下段における左側、中央、右側は、それぞれ、Ｖ、Ｔｉ、Ｍｎのマップを示している。
【００５１】
これらのマッピングからも磁石最表層はＣｒ酸化物を主体としていることと、Ｆｅ、Ｃｏの含有量は少なく、Ｔｉ、Ｖはほとんど含まれていないことがわかる。また、Ｍｎは必須元素ではないが、磁石素材が微量のＭｎを含む場合、Ｍｎは当該酸化被膜に集積する傾向にあるようである。磁石素材におけるＭｎは、最表層（酸化被膜）におけるＭｎよりも格段に少ない。
【００５２】
図６は、ＥＰＭＡマッピング結果を示す図である。図６の画像の向きおよびスケールは、図５の画像の向きおよびスケールとは異なっている。磁石表面における酸化被膜の直下には、磁石素材部分（例えば最表面から深さが１０μｍ以上の内部、典型的には磁石中心部）に比べてＣｒがアイランド状に濃化した層（厚さ１〜５μｍ）が存在する。この層では、Ｔｉ濃度が磁石素材部分(磁石中心部)よりも低い部分が存在する。最表層の酸化被膜付近には、Ｔｉが粒状に集積している。図６の酸素の分析結果によると、この粒状に集積したＴｉは酸化物ではないことがわかる。すなわちこのＴｉは最表層の酸化被膜に含まれない。また、図６においてＴｉ集積部分以外の薄い層のように見えるＴｉは、分析のエッジ効果によるものである。図５のＴＥＭの結果を合わせて考えると、最表層の酸化被膜におけるＴｉは非常に少ないか、ほとんど含まれていないと結論づけることが可能である。この最表層付近にＴｉが粒状に集積する原因は不明である。原因の候補としては、磁石内部にも存在するＴｉの集積部分が研磨後に残ったか、Ｔｉ濃度が低い下層に元々存在していたＴｉが最表層付近に粒状に集積したことなどがあり得る。
【００５３】
本発明は、鋳造磁石に限られず、例えば、圧延磁石、あるいは、圧延後に型鍛造によって形成された磁石にも適用され得る。組成が上記の範囲にあるＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系合金であれば、研削、研磨、ピーリングなどの機械加工を完了した後に、溶体化処理以降の熱処理を行うことにより、ＦＣＣ鋳造磁石について説明した効果を得ることができる。また、溶体化処理およびそれ以降の熱処理で成長した上記の酸化被膜は、鋳造以外の方法で形が規定されたＦＣＣ磁石の表面にも形成され得る。
【実施例】
【００５４】
（実施例）
大気溶解炉を用いて、１０％Ｃｏ−２５％Ｃｒ−１％Ｔｉ−１％Ｖ−残部Ｆｅの組成を有する合金を１６００℃で溶解した。溶解によって得られた合金溶湯を、シェルモールド法により、外径３０ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ１０ｍｍの多数個取り鋳型に流し込んで自然冷却し、鋳造合金を得た。
【００５５】
鋳造合金に対し、湯口加工、端面加工、および仕上げ研磨加工を行った。湯口加工はセンタレス研削盤によって行い、端面加工は平面研磨機によって行い、仕上げ研磨加工はセンタレス研削盤によって行った。
【００５６】
加工後の鋳造合金に対し、７８０℃で２０分、大気中で溶体化処理を行った。その後、３００ｋＡ／ｍの磁場を印加しながら、大気中において６４０℃で６０分間、磁場中熱処理を行った。室温まで降温後、６１５℃まで昇温し、大気中で５００℃まで４℃／時の制御冷却を行う時効処理を行った。得られた磁石の表面は、仕上げ研磨加工面を既に有しており、酸化Ｃｒ膜による青緑色を呈していた（図７）。得られた磁石に対して、簡易な超音波洗浄工程を行った。脱磁工程を行う必要はなかった。
【００５７】
（比較例）
まず、実施例と同様の方法で鋳造合金を用意した。この鋳造合金に対して、センタレス研削盤によって湯口加工、平面研磨機によって端面加工を施した。その後、実施例と同様にして、溶体化処理、磁場中熱処理、および時効処理を行った。得られた磁石に対して、実施例と同様の仕上げ研磨加工を行った。その後、脱磁工程と、ジェット噴射を用いと洗浄工程とを行い、比較例の磁石を得た。得られた磁石の表面は銀色を呈していた（図８）。
【００５８】
（耐食性試験）
実施例および比較例の両方の磁石に対し、塩水噴霧試験（５％ＮａＣｌ−１時間）を行った。結果を図９（実施例）、図１０（比較例）に示す。図１０に示す通り、比較例の磁石では、著しく錆が発生した。これに対して、実施例の磁石では、図９に示すようにわずかな錆の発生にとどまり、耐食性が大きく改善されていることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の実施形態は、金属磁石が使用されている様々な分野、例えばステッピングモータ、マグネトロン、その他の機器に広く利用可能である。特に、ＦＣＣ磁石は、割れにくく、欠けにくいため、形状自由度が高く、ねじ切りなどの加工が必要な磁石部品として有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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