(57)【要約】【課題】  希土類系永久磁石の接着性向上方法を提供すること。【解決手段】  有機樹脂をアルカリ珪酸塩水溶液に分散させて、有機樹脂を０．１ｗｔ％〜５ｗｔ％、アルカリ珪酸塩を２ｗｔ％〜３０ｗｔ％含む処理液を調製し、この処理液を磁石表面に塗布した後、加熱乾燥することにより、アルカリ珪酸塩と有機樹脂を構成成分とし、該有機樹脂が０．１ｗｔ％〜５０ｗｔ％の含量で均一分散した被膜を磁石表面に形成するに際し、被膜の膜厚を５μｍ以上とすることで、被膜に多数のひび割れを生じさせ、微細溝によって分断されてアイランド状に表面形成された被膜片の集合体とすることを特徴とするものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機樹脂をアルカリ珪酸塩水溶液に分散させて、有機樹脂を０．１ｗｔ％〜５ｗｔ％、アルカリ珪酸塩を２ｗｔ％〜３０ｗｔ％含む処理液を調製し、この処理液を磁石表面に塗布した後、加熱乾燥することにより、アルカリ珪酸塩と有機樹脂を構成成分とし、該有機樹脂が０．１ｗｔ％〜５０ｗｔ％の含量で均一分散した被膜を磁石表面に形成するに際し、被膜の膜厚を５μｍ以上とすることで、被膜に多数のひび割れを生じさせ、微細溝によって分断されてアイランド状に表面形成された被膜片の集合体とすることを特徴とする希土類系永久磁石の接着性向上方法。
【請求項２】
アルカリ珪酸塩が珪酸リチウムおよび／または珪酸ナトリウムであることを特徴とする請求項１記載の接着性向上方法。
【請求項３】
有機樹脂が熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１または２記載の接着性向上方法。
【請求項４】
熱可塑性樹脂がアクリルスチレン樹脂であることを特徴とする請求項３記載の接着性向上方法。
【請求項５】
被膜の膜厚を５μｍ〜１０μｍとすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の接着性向上方法。
【請求項６】
アルカリ珪酸塩と有機樹脂を構成成分とし、該有機樹脂が０．１ｗｔ％〜５０ｗｔ％の含量で均一分散した、膜厚が５μｍ以上の被膜であって、微細溝によって分断されてアイランド状に表面形成された被膜片の集合体からなる被膜を表面に形成してなることを特徴とする希土類系永久磁石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希土類系永久磁石の接着性向上方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルカリ珪酸塩と有機樹脂を構成成分とし、該有機樹脂が０．１ｗｔ％〜５０ｗｔ％の含量で均一分散した被膜を、表面に形成してなる希土類系永久磁石は、環境にやさしい水系処理液を用いて形成された耐食性被膜を表面に有する磁石であり、中でも、珪酸リチウムと熱可塑性樹脂を構成成分とし、該熱可塑性樹脂が０．１ｗｔ％〜５０ｗｔ％の含量で均一分散した被膜を、表面に形成してなる希土類系永久磁石は、優れた耐食性とともに、優れた耐熱性と接着性が付与された磁石として、特許文献１により公知である。しかしながら、その接着性については、改善の余地がある。
【特許文献１】特開２００３−１５１８０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで本発明は、希土類系永久磁石の接着性向上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】
【０００４】
本発明者は上記の点に鑑み鋭意検討を行った結果、希土類系永久磁石の表面に形成する、アルカリ珪酸塩と有機樹脂を構成成分とする耐食性被膜の膜厚を徐々に厚くしていくと、被膜形成過程における処理液中の水分の蒸発による体積収縮に起因して、被膜のひび割れが起こりやすくなること、ひび割れが起こった被膜は、微細溝によって分断されてアイランド状に表面形成された被膜片の集合体からなるものとなるが、被膜をこのような形状にすることで、その接着性を向上できること、微細溝を有する被膜であるにもかかわらず、その耐食性は優れたものであることを知見した。
【０００５】
上記の知見に基づいてなされた本発明の希土類系永久磁石の接着性向上方法は、請求項１記載の通り、有機樹脂をアルカリ珪酸塩水溶液に分散させて、有機樹脂を０．１ｗｔ％〜５ｗｔ％、アルカリ珪酸塩を２ｗｔ％〜３０ｗｔ％含む処理液を調製し、この処理液を磁石表面に塗布した後、加熱乾燥することにより、アルカリ珪酸塩と有機樹脂を構成成分とし、該有機樹脂が０．１ｗｔ％〜５０ｗｔ％の含量で均一分散した被膜を磁石表面に形成するに際し、被膜の膜厚を５μｍ以上とすることで、被膜に多数のひび割れを生じさせ、微細溝によって分断されてアイランド状に表面形成された被膜片の集合体とすることを特徴とする。
また、請求項２記載の接着性向上方法は、請求項１記載の接着性向上方法において、アルカリ珪酸塩が珪酸リチウムおよび／または珪酸ナトリウムであることを特徴とする。
また、請求項３記載の接着性向上方法は、請求項１または２記載の接着性向上方法において、有機樹脂が熱可塑性樹脂であることを特徴とする。
また、請求項４記載の接着性向上方法は、請求項３記載の接着性向上方法において、熱可塑性樹脂がアクリルスチレン樹脂であることを特徴とする。
また、請求項５記載の接着性向上方法は、請求項１乃至４のいずれかに記載の接着性向上方法において、被膜の膜厚を５μｍ〜１０μｍとすることを特徴とする。
また、本発明の希土類系永久磁石は、請求項６記載の通り、アルカリ珪酸塩と有機樹脂を構成成分とし、該有機樹脂が０．１ｗｔ％〜５０ｗｔ％の含量で均一分散した、膜厚が５μｍ以上の被膜であって、微細溝によって分断されてアイランド状に表面形成された被膜片の集合体からなる被膜を表面に形成してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、希土類系永久磁石の接着性向上方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の希土類系永久磁石の接着性向上方法は、有機樹脂をアルカリ珪酸塩水溶液に分散させて、有機樹脂を０．１ｗｔ％〜５ｗｔ％、アルカリ珪酸塩を２ｗｔ％〜３０ｗｔ％含む処理液を調製し、この処理液を磁石表面に塗布した後、加熱乾燥することにより、アルカリ珪酸塩と有機樹脂を構成成分とし、該有機樹脂が０．１ｗｔ％〜５０ｗｔ％の含量で均一分散した被膜を磁石表面に形成するに際し、被膜の膜厚を５μｍ以上とすることで、被膜に多数のひび割れを生じさせ、微細溝によって分断されてアイランド状に表面形成された被膜片の集合体とすることを特徴とするものである。
【０００８】
被膜の構成成分となるアルカリ珪酸塩としては、珪酸リチウムや珪酸ナトリウムなどが挙げられる。有機樹脂としては、アクリル樹脂、アクリルスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂などの熱可塑性樹脂が挙げられるが、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂であってもよい。好適な有機樹脂としては、アクリルスチレン樹脂が挙げられる。アルカリ性を呈するアルカリ珪酸塩水溶液に均一分散させることができる、アクリルスチレン樹脂の、乳化剤（界面活性剤）が添加されていないソープフリー水溶性エマルジョン樹脂としては、旭化成工業社製の商品名：Ｆ−２０００が挙げられる。被膜中の有機樹脂の含量を０．１ｗｔ％〜５０ｗｔ％と規定するのは、０．１ｗｔ％未満であると、有機樹脂を含有させることの効果、例えば、優れた耐熱性が得られない恐れがある一方、５０ｗｔ％を超えると、高温時に有機樹脂が表面凝集を起こすなどすることで被膜の特性（耐食性など）に悪影響を及ぼす恐れがあるからである。
【０００９】
アルカリ珪酸塩と有機樹脂を構成成分とし、該有機樹脂が０．１ｗｔ％〜５０ｗｔ％の含量で均一分散した被膜の磁石表面への形成は、有機樹脂をアルカリ珪酸塩水溶液に分散させて、有機樹脂を０．１ｗｔ％〜５ｗｔ％、アルカリ珪酸塩を２ｗｔ％〜３０ｗｔ％含む処理液を調製し、この処理液を磁石表面に塗布した後、加熱乾燥することにより行えばよい。磁石表面への処理液の塗布方法は、ディッピング法やスプレー法をはじめとする、公知のいずれの方法によって行ってもよいが、中でも、例えば、磁石を回転バレル装置の籠に収容し、籠を回転させながら、処理液を磁石に吹き付けるラウンドスプレー法を好適に採用することができる。ラウンドスプレー法によれば、磁石表面への上記の処理液の付着と乾燥が効果的に繰り返されるので、成膜速度が飛躍的に向上し、生産性に優れるからである。なお、磁石表面に塗布された処理液の加熱乾燥は、６０℃〜３００℃の温度条件下、１分間〜１２０分間の範囲で行えばよい。磁石表面への処理液の１回の塗布時間を長くしたり処理液を複数回塗布したりすることで、磁石表面への処理液の付着量を増やすことにより（ラウンドスプレー法によれば容易である）、形成される被膜の膜厚を厚くすることができる。これにより、被膜形成過程における処理液中の水分の蒸発による体積収縮に起因して、被膜のひび割れが起こりやすくなる。
【００１０】
磁石表面に形成する被膜の膜厚を５μｍ以上と規定するのは、５μｍ未満であると、被膜の膜厚が十分に厚くないことで被膜のひび割れが起こりにくく、微細溝によって分断されてアイランド状に表面形成された被膜片の集合体からなる被膜が得られにくくなることで、接着性向上効果が得られにくくなるからである。なお、被膜の膜厚は、厚くし過ぎると、被膜の表面が粉状になって脱落しやすくなるので、１０μｍ以下が望ましい。
【００１１】
本発明に適用される希土類系永久磁石としては、例えば、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石やＲ−Ｆｅ−Ｎ系永久磁石などの公知の希土類系永久磁石が挙げられる。中でも、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石は、磁気特性が高く、量産性や経済性に優れている上に、被膜との優れた密着性を有する点において望ましいものである。これらの希土類系永久磁石における希土類元素（Ｒ）は、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｔｂ、Ｓｍのうち少なくとも１種、あるいはさらに、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙのうち少なくとも１種を含むものが望ましい。また、通常はＲのうち１種をもって足りるが、実用上は２種以上の混合物（ミッシュメタルやジジムなど）を入手上の便宜などの理由によって使用することもできる。さらに、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｂｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｈｆ、Ｇａのうち少なくとも１種を添加することで、保磁力や減磁曲線の角型性の改善、製造性の改善、低価格化を図ることが可能となる。また、Ｆｅの一部をＣｏで置換することによって、得られる磁石の磁気特性を損なうことなしに温度特性を改善することができる。なお、本発明に適用される希土類系永久磁石は、焼結磁石であってもボンド磁石であってもよい。
【００１２】
なお、アルカリ珪酸塩と有機樹脂を構成成分とし、該有機樹脂が０．１ｗｔ％〜５０ｗｔ％の含量で均一分散した、膜厚が５μｍ以上の被膜であって、微細溝によって分断されてアイランド状に表面形成された被膜片の集合体からなる被膜は、希土類系永久磁石の表面に直接形成してもよいし、下地層となる被膜を介して形成してもよい。
【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、以下の実施例は、例えば、米国特許４７７０７２３号公報や米国特許４７９２３６８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粉砕し、微粉砕後に成形、焼結、熱処理、表面加工を行うことによって得られた１４Ｎｄ−７９Ｆｅ−６Ｂ−１Ｃｏ組成（ａｔ％）の縦８ｍｍ×横５０ｍｍ×厚み５ｍｍ寸法の板状焼結磁石（以下「磁石体試験片」と略称する）を用いて行った。
【００１４】
サンプル１の作製：
アクリルスチレン樹脂のソープフリー水溶性エマルジョン樹脂（旭化成工業社製の商品名：Ｆ−２０００）を、アルカリ珪酸塩水溶液［珪酸リチウム（Ｌｉ2Ｏ・４．５ＳｉＯ2）／珪酸ナトリウム（Ｎａ2Ｏ・３ＳｉＯ2）＝４／１（重量比）］に分散させて、アクリルスチレン樹脂のソープフリー水溶性エマルジョン樹脂を２．０ｗｔ％、アルカリ珪酸塩を１０ｗｔ％含む処理液を調製した。
磁石体試験片４０個と、直径５ｍｍのスチールボールをダミーとして５００ｇ用意し、両者を回転バレル装置の籠に収容した。その後、籠を１１ｒｐｍの速さで回転させながら、攪拌した状態にある処理液を、籠の収容物にスプレーにて２分間吹き付け、磁石体試験片の表面に処理液をラウンドスプレー法によって塗布した。処理液の吹き付け終了後、籠の内容物を、ステンレス製のバットに移し変え、２００℃のオーブンにて３０分間加熱乾燥することで焼付けを行い、アルカリ珪酸塩とアクリルスチレン樹脂を構成成分とし、該アクリルスチレン樹脂が１６．７ｗｔ％の含量で均一分散した被膜（アルカリ珪酸塩の含量は８３．３ｗｔ％）を表面に形成してなる磁石体試験片（以下「サンプル１」と略称する）を得た。磁石体試験片の表面に形成された被膜の膜厚は、１μｍであった（ｎ＝４の平均値：断面観察による）。
【００１５】
サンプル２の作製：
サンプル１の作製における磁石体試験片の表面への処理液の吹き付け時間を５分間に変えたこと以外は、サンプル１の作製と同様にして、アルカリ珪酸塩とアクリルスチレン樹脂を構成成分とし、該アクリルスチレン樹脂が１６．７ｗｔ％の含量で均一分散した被膜（アルカリ珪酸塩の含量は８３．３ｗｔ％）を表面に形成してなる磁石体試験片（以下「サンプル２」と略称する）を得た。磁石体試験片の表面に形成された被膜の膜厚は、３μｍであった（ｎ＝４の平均値：断面観察による）。
【００１６】
サンプル３の作製：
サンプル１の作製における磁石体試験片の表面への処理液の吹き付け時間を８分間に変えたこと以外は、サンプル１の作製と同様にして、アルカリ珪酸塩とアクリルスチレン樹脂を構成成分とし、該アクリルスチレン樹脂が１６．７ｗｔ％の含量で均一分散した被膜（アルカリ珪酸塩の含量は８３．３ｗｔ％）を表面に形成してなる磁石体試験片（以下「サンプル３」と略称する）を得た。磁石体試験片の表面に形成された被膜の膜厚は、５μｍであった（ｎ＝４の平均値：断面観察による）。
【００１７】
サンプル４の作製：
サンプル１の作製における磁石体試験片の表面への処理液の吹き付け時間を１０分間に変えたこと以外は、サンプル１の作製と同様にして、アルカリ珪酸塩とアクリルスチレン樹脂を構成成分とし、該アクリルスチレン樹脂が１６．７ｗｔ％の含量で均一分散した被膜（アルカリ珪酸塩の含量は８３．３ｗｔ％）を表面に形成してなる磁石体試験片（以下「サンプル４」と略称する）を得た。磁石体試験片の表面に形成された被膜の膜厚は、７μｍであった（ｎ＝４の平均値：断面観察による）。
【００１８】
評価例１：サンプル１〜サンプル４の接着性評価（垂直型接着強度試験）
表面研磨した、縦３０ｍｍ×横５０ｍｍ×厚み１０ｍｍ寸法で、縦３０ｍｍ×横５０ｍｍの面の中央部に直径９ｍｍの穴が開いているＳＳ４１鋼の、縦３０ｍｍ×横５０ｍｍの面に、評価サンプルの縦８ｍｍ×横５０ｍｍの面を、中央部の穴を覆うように、エポキシ熱硬化型接着剤ＥＷ２０４０（住友スリーエム社製）を用いて接着した後、荷重をかけながら１２０℃の恒温槽に投入して９０分間放置し、接着剤を硬化させた。ＳＳ４１鋼に接着した評価サンプルを常温まで冷却した後、評価サンプルを接着したＳＳ４１鋼の面の反対側の面の方向から評価サンプルに対し、中央部の穴から垂直方向に圧力をかけることで、接着強度を測定した。サンプル１〜サンプル４のそれぞれについての結果（ｎ＝４）を表１に示す。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
表１から明らかなように、磁石体試験片の表面に形成された被膜の膜厚を５μｍ以上とすることで、接着性の大幅な向上を図れることがわかった。このような結果が何の違いによるものであるのかを明らかにするために、サンプル１〜サンプル４のそれぞれについて、磁石体試験片の表面に形成された被膜の二次電子線像（倍率×１００）を撮影したところ、サンプル３とサンプル４の被膜は、微細溝によって分断されてアイランド状に表面形成された被膜片の集合体からなり、個々の被膜片は、長径が５０μｍ〜５００μｍで短径が２０μｍ〜１５０μｍとするものであった（図１にサンプル４の被膜の二次電子像を示す）。これに対し、サンプル１とサンプル２の被膜にはひび割れが存在せず、サンプル３とサンプル４の被膜とは異なるものであった（図２にサンプル１の被膜の二次電子像を示す）。以上の結果から、サンプル３とサンプル４の接着性がサンプル１とサンプル２の接着性よりも遥かに優れているのは、被膜の形状の違いによることがわかった。
【００２１】
評価例２：サンプル１〜サンプル４の耐食性評価
全てのサンプルに対し、温度５０℃×相対湿度９５％の恒温恒湿槽内に７２時間放置するという耐食性試験を行ったところ、いずれのサンプルも錆を発生せず、優れた耐食性を有していることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、希土類系永久磁石の接着性向上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。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例におけるサンプル４の被膜の二次電子線像（倍率×１００）である。
【図２】同、サンプル１の被膜の二次電子線像（倍率×１００）である。
【図１】
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【図２】
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