(57)【要約】【課題】  十分な機械的強度を有しかつ膜厚が均一で酸素遮断性に優れた緻密な防錆皮膜を備える希土類ボンド磁石を提供する。【解決手段】  希土類鉄系合金磁性粉と合成樹脂バインダーよりなるボンド磁石において、磁石表面がリンを含有するＮｉ系無電解メッキによる皮膜で被覆され、皮膜の厚みは２μｍ〜１５μｍであり、磁石表面積Ｓに対する磁石体積Ｖの比Ｖ／Ｓが０．０２０（ｃｃ／ｃｍ2）以上である。上記皮膜中のリンの含有比率は３％〜１２％である。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類鉄系合金磁性粉と合成樹脂バインダーよりなるボンド磁石において、磁石表面がリンを含有するＮｉ系無電解メッキによる皮膜で被覆され、前記皮膜の厚みが  ２μｍ〜１５μｍであり、磁石表面積Ｓに対する磁石体積Ｖの比Ｖ／Ｓが０．０２０  （ｃｃ／ｃｍ2）以上であることを特徴とする希土類ボンド磁石。
【請求項２】
前記皮膜中のリンの含有比率が３％〜１２％で、マイクロビッカース硬度ＨｖがＨｖ＝５００〜１０００である請求項１に記載の希土類ボンド磁石。
【請求項３】
１２０℃の雰囲気中に１０００時間暴露したとき、ボンド磁石の表面積あたりの酸化による重量増加の経時変化が経過時間の０．３５乗に比例し、かつその比例定数が０．０００３０以下である請求項１または２に記載の希土類ボンド磁石。
【請求項４】
下地表面の全面または一部にカーボン粉が被覆されている請求項１ないし３のいずれかに記載の希土類ボンド磁石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は希土類ボンド磁石に関し、特に、防錆皮膜を施した希土類ボンド磁石に関する。
【背景技術】
【０００２】
希土類ボンド磁石は、フェライト系ボンド磁石に比べて各段に優れた磁気特性を発揮するため、パソコン用ＨＤＤスピンドルモータをはじめとして、各種ＯＡ用モータ、自動車電装モータ、携帯電話用振動モータ等に多用されている。しかし、原料に使用されるＮｄＦｅＢ系磁性粉やＳｍＦｅＮ系磁性粉は元素に純鉄を含むために、大気中の酸素によって酸化されて錆を生じ、磁気性能が低下し易いという問題がある。このため、希土類ボンド磁石では、酸化を防止して優れた磁気性能を長期にわたり発揮させるために、エポキシ系カチオン電着塗装や吹付け塗装等により磁石表面に防錆皮膜を形成している。
【０００３】
ところで、ＨＤＤ用スピンドルモータ等では製品に使用する部品に対して磁気特性は無論のこと、製品への磁性粉コンタミネーション防止の観点から取り扱い中に皮膜が傷つきにくい強度が要求されてきたが、従来の電着塗装、スプレー塗装のような樹脂系の塗膜では使用中に十分な耐食性と機械強度を発揮できなかった。そこで、樹脂塗装より機械的強度にすぐれ、また防食作用も高い塗装法として、金属メッキ法の実用化が試みられ、例えば特許文献１では、ＮｄＦｅＢ系ボンド磁石に電解Ｎｉメッキをおこなう方法が開示されている。
【特許文献１】特開平４−２７６０９５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来の電解Ｎｉメッキ塗装でリング磁石等に比較的薄い皮膜を形成すると、外周側に比して内周側のメッキ皮膜が薄くなって膜厚が均一にならず、着磁工程や、モータ組立工程で相手側の金属部品に接触することによる皮膜損傷が問題となっている。また、電解Ｎｉメッキ塗装は、高温下で使用中にメッキのピンホールから進入してくる酸素分子によって引き起こされる磁石の酸化と磁気特性の低下も問題となっている。
【０００５】
そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、十分な機械的強度を有しかつ膜厚が均一で酸素遮断性に優れた緻密な防錆皮膜を備える希土類ボンド磁石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】
上記目的を達成するために、本発明では、希土類鉄系合金磁性粉と合成樹脂バインダーよりなるボンド磁石において、磁石表面がリンを含有するＮｉ系無電解メッキによる皮膜で被覆され、前記皮膜の厚みが２μｍ〜１５μｍであり、磁石表面積Ｓに対する磁石体積Ｖの比Ｖ／Ｓが０．０２０（ｃｃ／ｃｍ2）以上であることを特徴としている。ここで、上記皮膜中のリンの含有比率は３％〜１２％で、マイクロビッカース硬度ＨｖがＨｖ＝５００〜１０００であることが好ましい。また、１２０℃の雰囲気中に１０００時間暴露したとき、ボンド磁石の表面積あたりの酸化による重量増加の経時変化が経過時間の０．３５乗に比例し、かつその比例係数ｋが０．０００３０以下であることが望ましい。さらに、下地表面の全面または一部にカーボン粉が被覆されていることが望ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の希土類ボンド磁石は、十分な機械的強度を有しかつ膜厚が均一で酸素遮断性に優れた緻密な防錆皮膜を備えるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
ボンド磁石を成形するための希土類合金磁性粉としてはＮｄＦｅＢ系あるいはＳｍＦｅＮ系のものが使用できる。上記磁性粉単独でも良いが組み合わせて使うのも差し支えない。磁性粉は純鉄を構成元素に含むため、成形加工中および製品使用段階での酸化を防止する目的でカップリング処理を行う。使用するカップリング剤としては、シラン系ではγアミノプロピルトリエトキシシランやγ−アミノプロピルトリエトキシシラン等、チタネート系ではテトライソプロピルチタネートやテトライソブチルオルソチタネート等、アルミニウム系のアセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート等、ジルコニウム系のジルコニウムトリブトキシステアレート等が使用できる。
【０００９】
カップリング処理した磁性粉を合成樹脂バインダーと混合、成形する。使用する合成樹脂としてはナイロン６，ナイロン１２，ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポフェニレンサルファイド、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニルコーポリマーに代表される熱可塑性樹脂、ビスフェノール型、ノボラック型の各種エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂に代表される熱硬化性樹脂が使用できる。熱可塑性樹脂をバインダーに使用する場合には、磁性粉と混合した後、混練造粒を経たうえ射出成形あるいは押出し成形によりリング状のボンド磁石を成形することができる。熱硬化性樹脂の場合には、磁性粉と混合後、粉末状態にて圧縮成形により所望の形状のグリーン成形体を得たのち加熱処理にて硬化させてボンド磁石の成形を完成させる。本発明が適用される磁石形状はリング形状、円柱状、円板状、球状等が可能だが、これらに限定するものではない。
【００１０】
リング状に成形されたボンド磁石には微細な空孔が表面に存在しているため、無機系微粉末をボンド磁石の表面に被覆させると良い。この無機系微粉末としてはカーボン、マイカ、タルク、炭酸カルシウム等が使用できる。被覆の方法としては振動バレル内にボンド磁石、振動メディアと無機質微粉末を充填する方法や、溶剤にこれら無機質微粉末を分散させ、その液体中に浸漬する方法等が使用できる。無機質微粉末を被覆したのち塩化パラジウム溶液に浸漬させて、以下の無電解メッキにおける金属析出を促進させるための触媒化処理を行うことが好ましい。
【００１１】
このようにして成形された希土類ボンド磁石に対してＮｉ−Ｐ系の合金無電解メッキを実施する。この合金無電解メッキにより、Ｐを含有した皮膜のマイクロビッカース硬度はＨｖ＝５００〜９００程度と、電解Ｎｉメッキの数倍という硬さが実現できた。また電解Ｎｉメッキ皮膜は結晶質の磁性材料であるがＮｉ−Ｐ系無電解メッキ皮膜は非晶質で非磁性であるので、磁石の磁力線が電解Ｎｉメッキ皮膜のように皮膜を通じて隣接する極に漏洩するという問題が生じない。また、無電解Ｎｉ−Ｐメッキは磁石下地の微細な空孔に対する封止効果（カバリング性）が従来の電解Ｎｉメッキより優れているから、磁石内部に容易に酸素原子が侵入しない。ここで、上記無電解メッキにおける皮膜のマイクロビッカース硬度Ｈｖは、概ね皮膜中に含有されるＰの量に比例するから、マイクロビッカース硬度Ｈｖ＝５００〜１０００を得るには皮膜中のＰの含有率は３％〜１２％であることが好ましい。３％以下では皮膜硬度が不足し、１２％を超えると皮膜が磁性を帯びて好ましくない。
【００１２】
メッキに際しては市販のメッキ浴が使用できるが独自に調合した浴を使用することもできる。この無電解メッキ浴とは塩化物や硫酸塩などの金属塩類、ヒドラジン、リン酸水素ナトリウムなどの還元剤、アンモニア、クエン酸などのさっ化剤、ＰＨ調整剤、緩衝剤などを含むものが使用される。無電解メッキは電解メッキと異なり、リング形状の内周、外周、コーナー部の金属析出厚みのバラツキがなく、均一な仕上がりを得ることが可能である。なお、上記Ｎｉ−Ｐ系無電解メッキを行うのに先立ち、無電解Ｃｕメッキを行うのも採り得る態様である。Ｃｕ皮膜の上にＮｉ−Ｐ皮膜を形成することにより、密着性が向上する。
【００１３】
発明者等は磁石の体積に対する磁石表面積の比が大きいほど酸化による重量増加の影響が抑制されることを見出した。高温雰囲気下で磁石が暴露された際に皮膜の空孔を通過しあるいは拡散侵入する酸素原子は、皮膜直下の磁性粉から磁石の奥に向かって酸化反応を進行させるため、酸化による磁気性能の低下の影響を抑制するには、磁石体積Ｖと磁石表面積Ｓの比を一定値以上に設定することが有効であることを見出した。具体的には磁石体積Ｖを磁石表面積Ｓで除した値Ｖ／Ｓを０．０２０（ｃｃ／ｃｍ2）以上とすることが好ましい。
【００１４】
発明者等はさらにボンド磁石の高温下暴露状態における表面積あたり酸化増量値が暴露時間の０．３５乗にほぼ比例していることを見出した。そして本発明のボンド磁石の防錆皮膜は従来の樹脂塗装や電解メッキによる皮膜に比べて、酸化増量値の、経過時間の０．３５乗に対する比例係数が小さく、酸化の進行が遅いことを見出した。図１に酸化増量の経時変化直線ｘを示し、その比例係数ｋは０．０００３０以下であることが好ましい。
【００１５】
無電解Ｎｉ−Ｐメッキの皮膜厚は２μｍ〜１５μｍが好ましい。２μｍ以下では皮膜が均一になり難く、皮膜強度も十分でない。また、微細なピンホールが生じて、高温下で使用中に酸素がピンホールを通じて磁石内部に侵入し、酸化が進行することがある。一方、膜厚を１５μｍに以上にすると、磁石表面とモータコア等との距離が遠くなり、十分な磁力を利用できないという問題を生じる。以下、表１を参照しつつ各実施例と比較例を説明する。
【００１６】
（実施例１）
超急冷法にて製造されたＮｄＦｅＢ系合金磁性粉を０．１ｗｔ％濃度のアミノプロピルトリエトキシシランで処理した後、ノボラック型エポキシ樹脂と混合、乾燥し、磁性粉重量比率９３ｗｔ％の混合物を得た。これを圧縮成形機で、１０ｔｏｎ／ｃｍ2の加圧力にて外径９ｍｍ，内径７ｍｍ，長さ１．４ｍｍのリング状成形体を製作し、１８０℃にて加熱硬化させた。この成形体の表面積Ｓあたりの容積Ｖの比Ｖ／Ｓは０．０２９ｃｃ／ｃｍ2である。この後、表２に示す条件・組成の無電解メッキ浴中にてＮｉ-Ｐ皮膜（皮膜中のＰ含有率８％）を形成した。この場合の皮膜厚は１１μｍ〜１２μｍと内外周でほぼ均一であり、皮膜のマイクロビッカース硬度Ｈｖは７００と十分大きく、１２０℃暴露下での酸化増量経時変化の比例係数ｋは０．０００１７（ｇ・ｃｍ-2・Hr-0.35）と十分小さいものとなった。
【００１７】
（実施例２）
実施例1と同様の組成で、外径９ｍｍ，長さ（厚さ）１．４ｍｍの円板状磁石を作成し、同様の無電解メッキを施した。この成形体の表面積Ｓあたり容積Ｖの比Ｖ／Ｓは０．０５３ｃｃ／ｃｍ2である。Ｎｉ-Ｐ皮膜（皮膜中のＰ含有率８％）厚は約１３μｍである。この場合の皮膜のマイクロビッカース硬度Ｈｖは６３０と十分大きく、酸化増量経時変化の比例係数ｋは０．０００１５（ｇ・ｃｍ-2・Hr-0.35）と十分小さかった。
【００１８】
（実施例３）
実施例1と同様の組成で、リング状磁石を作成し、カーボン粉にて成形体表面を被覆したのち同様の無電解メッキをした。成形体の表面積Ｓあたり容積Ｖの比Ｖ／Ｓは０．０２９ｃｃ／ｃｍ2である。この場合のＮｉ-Ｐ皮膜（皮膜中のＰ含有率４％）厚は１２μｍ〜１３μｍ程度で内外周でほぼ均一であり、皮膜のマイクロビッカース硬度Ｈｖは５５０と十分大きく、酸化増量経時変化の比例係数ｋは０．０００１２（ｇ・ｃｍ-2・Hr-0.35）と十分小さかった。
【００１９】
（実施例４）
実施例１と同様の組成で、外径２０ｍｍ，内径１８ｍｍ，長さ１０ｍｍのリング磁石を作成し、同様の無電解メッキを施した。成形体の表面積Ｓあたり容積Ｖの比Ｖ／Ｓは０．０４５ｃｃ／ｃｍ2である。この場合のＮｉ−Ｐ皮膜（皮膜中のＰ含有率１０％）厚は１１μｍ程度で内外周で均一であり、皮膜のマイクロビッカース硬度Ｈｖは９００と十分大きく、酸化増量経時変化の比例係数ｋは０．０００１７（ｇ・ｃｍ-2・Hr-0.35）と十分小さかった。
【００２０】
（比較例１）
実施例1と同様の組成、同様の形状で製造したリング磁石に対して、表３に示す組成で回転バレル中で電解Ｎｉメッキを行った。この成形体の表面積あたり容積の比Ｖ／Ｓは０．０２９ｃｃ／ｃｍ2である。この場合の皮膜厚は外周が２０μｍ程度に対して内周は５μｍ程度と不均一であり、皮膜のマイクロビッカース硬度Ｈｖも１５０と小さい。また、１２０℃暴露下での酸化増量経時変化の比例係数ｋは０．０００３９（ｇ・ｃｍ-2・Hr-0.35）と大きくなる。
【００２１】
（比較例２）
実施例１と同様の組成、同様の方法で外径９ｍｍ，内径８ｍｍ，長さ１．４ｍｍのリング状成形体を製作し、実施例１と同様の無電解メッキ（皮膜中のＰ含有率８％）を施した。この成形体の表面積Ｓあたり容積Ｖの比Ｖ／Ｓは０．０１８ｃｃ／ｃｍ2である。この場合には、酸化増量経時変化の比例係数ｋが０．０００３３（ｇ・ｃｍ-2・Hr-0.35）と大きくなってしまう。
【００２２】
（比較例３）
実施例１と同様の組成、同様の方法で外径２０ｍｍ，内径１８ｍｍ，長さ１０ｍｍのリング状成形体を製作し、表３に示す条件・組成にて回転バレル中で電解Ｎｉメッキを行った。この成形体の表面積Ｓあたり容積Ｖの比Ｖ／Ｓは０．０４５ｃｃ／ｃｍ2である。この場合の皮膜厚は外周が１２μｍ程度に対して内周は４μｍ程度と不均一であり、皮膜のマイクロビッカース硬度Ｈｖも１３０と小さい。酸化増量経時変化の比例係数ｋは０．０００５１（ｇ・ｃｍ-2・Hr-0.35）と大きくなる。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
【表２】
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【００２５】
【表３】
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【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】酸化増量の経時変化を示すグラフである。
【図１】
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