(57)【要約】【課題】  磁性素材などからなるコア部材とリング状希土類系永久磁石を高い接着強度で接着し、かつ、磁石に対して優れた耐湿潤性を付与することができる接着体の製造方法を提供すること。【解決手段】  本発明のコア部材とリング状希土類系永久磁石を接着固定してなる接着体の製造方法は、磁石の表面にカチオン電着塗装法によって樹脂被膜を形成し、かつ、変性シリコーン接着剤を用いてコア部材の外周面と磁石の内周面を接着することを特徴とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア部材とリング状希土類系永久磁石を接着固定してなる接着体の製造方法であって、磁石の表面にカチオン電着塗装法によって樹脂被膜を形成し、かつ、変性シリコーン接着剤を用いてコア部材の外周面と磁石の内周面を接着することを特徴とする方法。
【請求項２】
変性シリコーン接着剤がアクリル変性シリコーン接着剤またはエポキシ変性シリコーン接着剤であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
変性シリコーン接着剤がエポキシ変性シリコーン接着剤であって、カチオン電着塗装法によって形成される樹脂被膜がエポキシ樹脂被膜であることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
コア部材とリング状希土類系永久磁石を接着固定してなる接着体であって、磁石の表面にカチオン電着塗装法によって樹脂被膜が形成され、かつ、変性シリコーン接着剤を用いてコア部材の外周面と磁石の内周面が接着されていることを特徴とする接着体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コア部材とリング状希土類系永久磁石を接着固定してなる接着体の製造方法に関する。より詳細には、磁性素材などからなるコア部材と磁石を高い接着強度で接着し、かつ、磁石に対して優れた耐湿潤性を付与することができる接着体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用モータなどに組み込まれて使用される、例えば珪素鋼や炭素鋼に代表される鉄系素材などの磁性素材などからなるコア部材（ロータコアなど）の外周面と、リング状希土類系永久磁石の内周面を接着固定してなる接着体は、その使用環境が苛酷なため、コア部材と磁石は高い接着強度で接着されていることが求められ、かつ、酸化腐食されやすい希土類系永久磁石に対しては優れた耐湿潤性が付与されていることが求められる。希土類系永久磁石に対して耐湿潤性を付与する方法は各種知られており、例えば磁石の表面に耐湿潤性被膜としての金属被膜を電気めっき法によって形成したり、樹脂被膜をスプレー塗装法によって形成したりする方法がある。しかしながら、磁石がリング状の場合、長尺になればなるほど、電気めっき法やスプレー塗装法ではその内周面に被膜を均一に形成することが困難になる。そのため、耐湿潤性被膜をリング状希土類系永久磁石の表面に形成する方法としては、磁石の内周面にも均一な被膜形成が可能なカチオン電着塗装法によって樹脂被膜を形成する方法が広く採用されている。
【０００３】
一方、コア部材と磁石の接着に使用する接着剤の選定も非常に重要である。接着強度だけを考えればエポキシ接着剤が好適であり、さらに例えば特許文献１では接着体の製造に適した熱硬化性エポキシ樹脂か否かを判断する方法が提案されている。しかしながら、エポキシ樹脂は剛直性が高いため、コア部材が鉄系素材からなる場合のように、コア部材と希土類系永久磁石の熱膨張係数が大きく異なると、温度変化によるコア部材と磁石の膨張や収縮に接着剤が追従することが困難になり、その結果、特に肉薄のリング状磁石では磁石が割れてしまう場合があるといった問題がある。そのため、コア部材と磁石の接着に使用する接着剤は、比較的柔軟性を有するものが望まれ、係る観点から、接着強度の点でも耐熱性の点でも優れているシリコーン接着剤が広く採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１７１００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上のように、磁性素材などからなるコア部材とリング状希土類系永久磁石を接着固定してなる接着体の製造に際しては、磁石の表面にカチオン電着塗装法によって樹脂被膜を形成し、両者をシリコーン接着剤で接着する方法が広く採用されているが、それでもなお、時としてコア部材と磁石の間に十分な接着強度が得られなかったり、接着強度が十分であっても接着体が湿潤環境に晒されると、磁石が腐食することでその表面に形成された樹脂被膜の剥離が起こったりする場合がある。
そこで本発明は、磁性素材などからなるコア部材とリング状希土類系永久磁石を高い接着強度で接着し、かつ、磁石に対して優れた耐湿潤性を付与することができる接着体の製造方法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】
【０００６】
本発明者は、上記の点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、磁石の表面にカチオン電着塗装法によって樹脂被膜を形成し、コア部材と磁石をシリコーン接着剤で接着した場合に発生する上記の問題は、カチオン電着塗装法によって形成された樹脂被膜中に残存する塗料に含まれていたアミン成分が、シリコーン接着剤の硬化時に、その硬化触媒である白金触媒と反応してしまうことで白金触媒が不活化され、接着剤の硬化阻害が起こることによって未硬化部分が発生し、当該部分に起因して接着強度が十分に高まらなかったり、当該部分が磁石の表面に形成された樹脂被膜の近辺に発生した場合、当該部分に水分が浸入することでその水分が樹脂被膜を介して磁石の表面に到達してしまったりすることがその原因に挙げられることを突き止めた。以上の点に鑑みれば、アミン成分を含まないカチオン電着塗料を用いることで、このような現象を防ぐことが理論上可能となる。しかしながら、カチオン電着塗装法は、塗料を電気的に塗着させる方法であるため、使用される塗料は、樹脂にアミノ基を導入し、酸で中和した化学構造を有している。従って、カチオン電着塗装法を採用する限りは、被膜中へのアミン成分の混入は不可避といわざるを得ない。そこで本発明者は、コア部材と磁石の接着に使用する接着剤の再選定を行ったところ、シリコーン接着剤を変性シリコーン接着剤に代えることで、上記の問題を解決することができることを見出した。
【０００７】
以上の知見に基づいて完成された本発明のコア部材とリング状希土類系永久磁石を接着固定してなる接着体の製造方法は、請求項１記載の通り、磁石の表面にカチオン電着塗装法によって樹脂被膜を形成し、かつ、変性シリコーン接着剤を用いてコア部材の外周面と磁石の内周面を接着することを特徴とする。
また、請求項２記載の方法は、請求項１記載の方法において、変性シリコーン接着剤がアクリル変性シリコーン接着剤またはエポキシ変性シリコーン接着剤であることを特徴とする。
また、請求項３記載の方法は、請求項２記載の方法において、変性シリコーン接着剤がエポキシ変性シリコーン接着剤であって、カチオン電着塗装法によって形成される樹脂被膜がエポキシ樹脂被膜であることを特徴とする。
また、本発明のコア部材とリング状希土類系永久磁石を接着固定してなる接着体は、請求項４記載の通り、磁石の表面にカチオン電着塗装法によって樹脂被膜が形成され、かつ、変性シリコーン接着剤を用いてコア部材の外周面と磁石の内周面が接着されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、磁性素材などからなるコア部材とリング状希土類系永久磁石を高い接着強度で接着し、かつ、磁石に対して優れた耐湿潤性を付与することができる接着体の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明のコア部材とリング状希土類系永久磁石を接着固定してなる接着体の製造方法は、磁石の表面にカチオン電着塗装法によって樹脂被膜を形成し、かつ、変性シリコーン接着剤を用いてコア部材の外周面と磁石の内周面を接着することを特徴とするものである。変性シリコーン接着剤は、末端にアルキルジアルコキシシリル基（Ｒ１（Ｒ２Ｏ）２Ｓｉ−：Ｒ１とＲ２は同一または異なっていてもよくそれぞれ炭素数１〜６の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基、例えばメチル基、エチル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ヘキシル基などである）を有するポリプロピレンオキシドからなる接着剤であり、硬化触媒を必要とせずに空気中の水分によって末端のアルキルジアルコキシシリル基が加水分解されることで重合反応を繰り返しながら硬化するため、磁石の表面にカチオン電着塗装法によって形成された樹脂被膜中に塗料に含まれていたアミン成分が残存していても、シリコーン接着剤のように硬化触媒の不活化によって接着剤の硬化阻害が起こるといったことがなく、また、硬化途中に水分が内部に浸入しても、当該水分は未硬化部分の硬化を促進し、その結果、接着強度がより高まる。従って、コア部材と磁石を高い接着強度で接着することができる。
【００１０】
本発明において使用することができる変性シリコーン接着剤の種類は特段制限されるものではなく、例えばアクリル変性シリコーン接着剤やエポキシ変性シリコーン接着剤を挙げることができる。これらはアクリル樹脂（ポリメタクリル酸メチルやポリアクリル酸メチルなど）やエポキシ樹脂（ビスフェノールＡ型やビスフェノールＦ型など）を含んだ変性シリコーン接着剤として知られているものであり、市販もされているので汎用性が高い。アクリル変性シリコーン接着剤の市販品としては、セメダイン社製のスーパーＸ  Ｎｏ．８００８（商品名）などを例示することができ、エポキシ変性シリコーン接着剤の市販品としては、同社製のＥＰ−００１（商品名）などを例示することができる。これらをコア部材の外周面とカチオン電着塗装法によって形成された樹脂被膜を表面に有するリング状希土類系永久磁石の内周面の両方または一方に塗布した後、磁石の内径部にコア部材を挿入し、例えば２０℃〜６０℃で３０分間〜２時間の乾燥処理を行うことで、高い接着強度で両者を接着することができる。なお、接着層の厚みは５０μｍ以上が望ましい。厚みが薄すぎると、十分な接着強度を確保することができない恐れがあるからである。接着層の厚みの上限は特段制限されるものではないが、厚みが厚くなるとそれだけ接着層の形成が困難となり、また、接着剤としての機能が確保しにくくなることから、実用上、２００μｍがその上限となる。
【００１１】
本発明においてリング状希土類系永久磁石の表面にカチオン電着塗装法によって形成する樹脂被膜としては、例えばエポキシ樹脂被膜（ビスフェノールＡ型やビスフェノールＦ型など）を挙げることができる。カチオン電着塗装法によって磁石の表面に耐湿潤性被膜としてエポキシ樹脂被膜を形成し、コア部材との接着にエポキシ変性シリコーン接着剤を使用することで、磁石に対して優れた耐湿潤性を付与することができるとともに、両者をより高い接着強度で接着することができる。エポキシ樹脂系カチオン電着塗料の市販品としては、日本ペイント社製のパワーニクス（商品名）などを例示することができる。カチオン電着塗料の磁石の表面への塗着は、例えば塗料を浴液とし（固形分濃度は５質量％〜３０質量％が望ましい）、磁石を陰極として、陽極との間に例えば５０Ｖ〜４５０Ｖの電圧を印加して行うことができる。浴液の温度は例えば１０℃〜５０℃であり、処理時間は例えば３０秒間〜１０分間である。このようにして磁石の表面に塗着させた塗膜の乾燥処理（焼き付け処理）は、エポキシ樹脂被膜を形成する場合、例えば１７０℃〜２３０℃で３０分間〜２時間行えばよい。なお、カチオン電着塗装法によって磁石の表面に形成する樹脂被膜の膜厚は１μｍ以上が望ましい。膜厚が薄すぎると、磁石に対して十分な耐湿潤性を付与することができない恐れがあるからである。樹脂被膜の膜厚の上限は特段制限されるものではないが、工業規模におけるカチオン電着塗装法での電着効率などに鑑みれば、実用上、５０μｍがその上限となる。
【００１２】
なお、リング状希土類系永久磁石により優れた耐湿潤性を付与するため、カチオン電着塗装法によって形成される樹脂被膜の下層にその他の耐湿潤性被膜（例えば化成処理被膜など）を形成してもよい。
【実施例】
【００１３】
以下、本発明を実施例によってさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定して解釈されるものではない。なお、以下の実施例と比較例は、例えば、米国特許４７７０７２３号公報に記載されているようにして、公知の鋳造インゴットを粗粉砕し、微粉砕後に成形、焼結、時効処理、表面加工を行った後、真空中（２Ｐａ）で５７０℃で３時間の熱処理と４６０℃で６時間の熱処理を行うことによって得られた１７Ｎｄ−１Ｐｒ−７５Ｆｅ−７Ｂ組成（ａｔ％）の外径：４３．１ｍｍ×内径：３７．２ｍｍ×長さ：３９．０ｍｍ寸法のリング状希土類系焼結磁石（以下、磁石体試験片と称する）を用いて行った。
【００１４】
（実施例１）
超音波水洗を１分間行った磁石体試験片を、５０ｇのパルシード１０００ＭＡと１７．５ｇのＡＤ−４９９０をイオン交換水１リットルに溶解し、アンモニア塩でｐＨを３．６に調整して調製した処理液（パルシード１０００：日本パーカライジング社の商品名）に浸漬した後、１６０℃で３５分間の乾燥処理を行うことで，磁石体試験片の表面に膜厚が約３０ｎｍの化成処理被膜を形成した。
次に、この表面に化成処理被膜を有する磁石体試験片を陰極として、エポキシ樹脂系カチオン電着塗料であるパワーニクス（日本ペイント社の商品名）からなる２５℃の浴液（固形分濃度：２０質量％）中で電着塗装を行った後（電圧：１８０Ｖ、処理時間：１５０秒間）、１９５℃で６０分間の焼き付け乾燥を行い、化成処理被膜の表面に膜厚が２０μｍのエポキシ樹脂被膜を形成した。その後、エポキシ樹脂被膜中のアミン成分をできる限り除去するために、２００℃で４０分間の熱処理を行った。
アセトンに浸漬してから３分間の超音波洗浄を行った鉄芯からなるロータコア（φ：３７．０ｍｍ×長さ：６５．０ｍｍ、材質：ＳＳ４００）の外周面の全面と、エタノールで拭くことで表面に付着している埃などを除去した、化成処理被膜を介してカチオン電着塗装法によって形成されたエポキシ樹脂被膜を表面に有する磁石体試験片の内周面の全面に、アクリル変性シリコーン接着剤（スーパーＸ  Ｎｏ．８００８：セメダイン社の商品名）を塗布し、ロータコアを磁石体試験片の内径部に挿入してから５０℃で１．５時間の大気中での熱処理を行い、その後、室温で６０時間放置することで、接着層の厚みを１００μｍとするロータコアと磁石体試験片（ラジアルリング）からなる接着体を得た。
この接着体を、温度が８５℃で相対湿度が８５％ＲＨの高温高湿環境に２５０時間放置し、その前後におけるロータコアと磁石体試験片の間の剪断強度を、テンシロン万能試験機（ＵＴＭ−１−５０００Ｃ：東洋ボールドウィン社製）を用いて測定した結果、高温高湿環境に放置する前に２．５６ＭＰａであった剪断強度が、放置した後は３．２７ＭＰａまで上昇し、高温高湿環境に放置することによって接着強度が高まることがわかった。また、高温高湿環境に放置する前後いずれの場合においても、ロータコアと磁石体試験片の分離は接着剤の凝集破壊によるものであり、化成処理被膜を表面に有する磁石体試験片からのエポキシ樹脂被膜の剥離は観察されなかった。また、高温高湿環境に放置した後でも、磁石の腐食は認められず、実用上、問題となる磁気特性の劣化もなかった。
【００１５】
（実施例２）
アクリル変性シリコーン接着剤を使用する代わりにエポキシ変性シリコーン接着剤（ＥＰ−００１：セメダイン社の商品名）を使用すること以外は実施例１と同様にしてロータコアと磁石体試験片からなる接着体を得た。この接着体に対し、実施例１と同様の試験を行った。その結果、高温高湿環境に放置する前に６．１２ＭＰａであった剪断強度が、放置した後は７．２２ＭＰａまで上昇し、高温高湿環境に放置することによって優れた接着強度がより高まることがわかった。また、高温高湿環境に放置する前後いずれの場合においても、ロータコアと磁石体試験片の分離は接着剤の凝集破壊によるものであり、化成処理被膜を表面に有する磁石体試験片からのエポキシ樹脂被膜の剥離は観察されなかった。また、高温高湿環境に放置した後でも、磁石の腐食は認められず、実用上、問題となる磁気特性の劣化もなかった。
【００１６】
（比較例１）
アクリル変性シリコーン接着剤を使用する代わりにシリコーン接着剤（ＳＥ１７５０：東レ・ダウコーニング社の商品名）を使用し、熱処理を１５０℃で１．５時間行うこと以外は実施例１と同様にしてロータコアと磁石体試験片からなる接着体を得た。この接着体に対し、実施例１と同様の試験を行った。その結果、高温高湿環境に放置する前に３．２２ＭＰａであった剪断強度が、放置した後は３．００ＭＰａまで低下した。また、高温高湿環境に放置した後では、化成処理被膜を表面に有する磁石体試験片からのエポキシ樹脂被膜の剥離が、磁石体試験片の内周面の約１／８の面積で観察された。
【００１７】
（比較例２）
アクリル変性シリコーン接着剤を使用する代わりにシリコーン接着剤（Ｑ３−６６１１，Ｂｌａｃｋ：東レ・ダウコーニング社の商品名）を使用し、熱処理を１５０℃で１．５時間行うこと以外は実施例１と同様にしてロータコアと磁石体試験片からなる接着体を得た。この接着体に対し、実施例１と同様の試験を行った。その結果、高温高湿環境に放置する前に３．９５ＭＰａであった剪断強度が、放置した後は３．４６ＭＰａまで低下した。また、高温高湿環境に放置した後では、化成処理被膜を表面に有する磁石体試験片からのエポキシ樹脂被膜の剥離が、磁石体試験片の内周面の約１／３の面積で観察された。
【００１８】
（比較例３）
アクリル変性シリコーン接着剤を使用する代わりにウレタン接着剤（アロンマイティーＰＵ−６２：東亜合成社の商品名）を使用し、熱処理を８０℃で１時間行うこと以外は実施例１と同様にしてロータコアと磁石体試験片からなる接着体を得た。この接着体に対し、実施例１と同様の試験を行った。その結果、高温高湿環境に放置する前後いずれの場合においても、ロータコアと磁石体試験片の分離は接着剤の凝集破壊によるものであり、化成処理被膜を表面に有する磁石体試験片からのエポキシ樹脂被膜の剥離は観察されなかったが、高温高湿環境に放置する前でも１．７３ＭＰａしかなかった剪断強度が、放置した後はさらに１．２４ＭＰａまで低下した。
【００１９】
（参考例１）
実施例１で得た、化成処理被膜を介してカチオン電着塗装法によって形成されたエポキシ樹脂被膜を表面に有する磁石体試験片を、温度が８５℃で相対湿度が８５％ＲＨの高温高湿環境に１０００時間放置した後、その外周面と内周面の全面で碁盤目テープ試験を行ったところ、化成処理被膜を表面に有する磁石体試験片からのエポキシ樹脂被膜の剥離は観察されなかった。従って、この結果から、化成処理被膜を介してカチオン電着塗装法によって形成されたエポキシ樹脂被膜を表面に有する磁石体試験片自体は、耐湿潤性に優れることが確認できた。
【００２０】
（参考例２）
実施例１で得た、化成処理被膜を介してカチオン電着塗装法によって形成されたエポキシ樹脂被膜を表面に有する磁石体試験片を、温度が８５℃で相対湿度が８５％ＲＨの高温高湿環境に１０００時間放置した後、磁石体試験片を縦：５ｍｍ×横：５ｍｍの大きさに切断し、内周面に形成されたエポキシ樹脂被膜の密着強度をピンテスター装置（Ｅｂａｓｔｉａｎ  Ｆｉｖｅ：Ｑｕａｄ  Ｇｒｏｕｐ社の商品名）により測定した。その結果、密着強度は５５ＭＰａであり、優れた数値を示した。従って、この結果からも、化成処理被膜を介してカチオン電着塗装法によって形成されたエポキシ樹脂被膜を表面に有する磁石体試験片自体は、耐湿潤性に優れることが確認できた。なお、密着強度の測定は、ピンとしてＰ／Ｎ  ９０１１０６を使用し、接着剤が塗布されているピンの先端を磁石切断片に押し当ててピンを磁石切断片に垂直に起立させ、この状態を専用クリップで固定して１５０℃で１．５時間の熱処理を行い、室温まで冷却してからピンを磁石切断片と反対方向に引っ張ることで行った。
【００２１】
（参考例３）
実施例１に記載のロータコアと、実施例１で得た、化成処理被膜だけを表面に有する磁石体試験片を、シリコーン接着剤（ＳＥ１７５０：東レ・ダウコーニング社の商品名）を使用し、熱処理を１５０℃で１．５時間行うことで接着して得た接着体（接着層の厚み：１００μｍ）に対し、実施例１と同様の試験を行った。その結果、高温高湿環境に放置する前の４．３５ＭＰａであった剪断強度が、放置した後は４．０６ＭＰａまで低下したが、依然、優れた数値を示した。また、高温高湿環境に放置した後でも、磁石の腐食は認められず、実用上、問題となる磁気特性の劣化もなかった。従って、この結果から、ロータコアと化成処理被膜だけを表面に有する磁石体試験片をシリコーン接着剤で接着した場合、高温高湿環境に放置した後でも、両者は高い接着強度で接着され、磁石体試験片は耐湿潤性に優れることが確認できた。
【００２２】
（まとめ）
実施例１と実施例２から明らかなように、変性シリコーン接着剤を用いてロータコアと磁石体試験片の接着を行うことで、磁石体試験片が表面にカチオン電着塗装法によって形成されたエポキシ樹脂被膜を有していても、両者を高い接着強度で接着することができること、高温高湿環境に放置することで環境中の水分によって接着剤の硬化が促進されて接着強度が高まること、磁石体試験片には優れた耐湿潤性が付与されていることがわかった。これに対し、比較例１と比較例２から明らかなように、シリコーン接着剤を用いた場合、両者を高い接着強度で接着することができるものの、高温高湿環境に放置すると、接着強度が低下するとともに、カチオン電着塗装法によって形成されたエポキシ樹脂被膜の膜下で磁石体試験片の腐食が進行することによってエポキシ樹脂被膜の剥離が起こることがわかった。参考例１と参考例２において、化成処理被膜を介してカチオン電着塗装法によって形成されたエポキシ樹脂被膜を表面に有する磁石体試験片自体は、耐湿潤性に優れることが確認され、参考例３において、ロータコアと化成処理被膜だけを表面に有する磁石体試験片の接着をシリコーン接着剤を用いて行った場合には、高温高湿環境に放置した後でも磁石体試験片が腐食しないことが確認されたことから、比較例１と比較例２において接着体の接着強度の低下とエポキシ樹脂被膜の剥離が起こったのは、カチオン電着塗装法によって形成されたエポキシ樹脂被膜中に残存する塗料に含まれていたアミン成分が、シリコーン接着剤の硬化時に、その硬化触媒である白金触媒と反応してしまうことで白金触媒が不活化され、接着剤の硬化阻害が起こることがその原因に挙げられることがわかった。また、比較例３から明らかなように、ウレタン接着剤を用いた場合には、ロータコアと磁石体試験片を高い接着強度で接着することができないことがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、磁性素材などからなるコア部材とリング状希土類系永久磁石を高い接着強度で接着し、かつ、磁石に対して優れた耐湿潤性を付与することができる接着体の製造方法を提供することができる点において産業上の利用可能性を有する。