(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
NdFeB焼結磁石を製造する段階；
Re１aＭbを含む合金粉末と、Re２水素化物から形成される粒界拡散物質を混合粉末の形態でNdFeB焼結磁石の表面に付着または粘着する段階；及び
前記粒界拡散物質をNdFeB焼結磁石の表面に存在させた状態で、熱処理することで、前記Re１、Re２及びＭのうちいずれか１種以上を焼結磁石内部の粒界部または焼結磁石主相粒の粒界部領域に拡散させる段階；
を含む希土類永久磁石の製造方法。
(ここで、i)前記Re１及びRe２は、希土類元素であって、Dy、Tb、Nd、Pr、Hoの中から選択されるいずれか一つの元素で、ii)前記Ｍは、Cu、Zn、Sn、およびAlからなる群から選択される一つ以上の金属、iii)前記a、bは原子百分率を表し、０.１<a<９９.９、bは残部で、a+b=１００であり、
前記粒界拡散物質は、その成分の中でCuの成分が０.２５ないし１wt％であり、銅を含む前記合金粉末は直径が２〜１０μｍで形成され、
付着した焼結磁石表面の粒界拡散層の厚さが、５μｍ以上１５０μｍ以下である。)
【請求項２】
前記Ｍは、NdFeB焼結磁石の表面に残留することを特徴とする、請求項１に記載の希土類永久磁石の製造方法。
【請求項３】
前記粒界拡散物質は、スプレイ法、懸濁液粘着法またはバレルめっき法によってNdFeB焼結磁石の表面に付着または粘着することを特徴とする、請求項１に記載の希土類永久磁石の製造方法。
【請求項４】
前記熱処理は、
７００〜９５０℃の範囲の温度に加熱し、常温に急冷した後、再び４８０〜５２０℃の範囲の温度に加熱した後、再び常温に急冷して処理することを特徴とする、請求項１に記載の希土類永久磁石の製造方法。
【請求項５】
前記熱処理は、
７００〜９５０℃の範囲の温度に加熱し、６００℃までは徐冷した後、常温に急冷し、再び４８０〜５２０℃の範囲の温度に加熱した後、再び常温に急冷して処理することを特徴とする、請求項１に記載の希土類永久磁石の製造方法。
【請求項６】
前記常温に急冷することは、１分当たり２０℃以上下降するように急冷することを特徴とする、請求項４または５に記載の希土類永久磁石の製造方法。
【請求項７】
Re１aＭbを含む合金粉末と、Re２水素化物から形成される粒界拡散物質を混合粉末の形態でNdFeB焼結磁石の表面に付着または粘着し、熱処理して前記Re１、Re２及びＭのうちいずれか１種以上を焼結磁石内部の粒界部または焼結磁石主相粒の粒界部領域に拡散させたことを特徴とする希土類永久磁石。
(ここで、i)前記Re１及びRe２は、希土類元素として、Dy、Tb、Nd、Pr、Hoの中から選択されるいずれか一つの元素で、ii)前記Ｍは、Cu、Zn、Sn、およびAlからなる群から選択される一つ以上のからなる金属、iii)前記a、bは原子百分率を表し、０.１<a<９９.９、bは残部で、a+b=１００であり、
前記粒界拡散物質は、その成分の中でCuの成分が０.２５ないし１wt％であり、銅を含む前記合金粉末は直径が２〜１０μｍで形成され、
付着した焼結磁石表面の粒界拡散層の厚さが、５μｍ以上１５０μｍ以下である。)
【請求項８】
前記Ｍは、NdFeB焼結磁石の表面に残留することを特徴とする、請求項７に記載の希土類永久磁石。
【請求項９】
前記Re２水素化物は、TbHxまたはDyHxであることを特徴とする、請求項７に記載の希土類永久磁石。
(ここで、前記xは原子数で１≦x≦３である。)
【請求項１０】
前記NdFeB焼結磁石の造成は、
Dy、Tb、Nd、Prを含む希土類重量比の和が３０〜３５wt％、Co、Al、Cu、Ga、Zr、Nbを含む遷移金属の重量比の和が０〜１０wt％、B１．０wt％及び残部のFeから形成されることを特徴とする、請求項７に記載の希土類永久磁石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属合金粉末と希土類化合物を混合して塗布した焼結磁石体の内部及び主相粒の粒界の拡散のための熱処理をすることで、焼結磁石体の残留磁束密度の低減を抑制しながら保磁力を増大させた希土類永久磁石及びその製造方法に関する。
【発明の背景になる技術】
【０００２】
最近、NdFeB(Nd-Fe-B系)永久磁石は優れた磁気特性を持っていて、モーターの高出力化及びそのサイズの縮小を可能とするので、各種家電機器、電気自動車及び車両モーター用などその利用範囲が次第に増加している。
【０００３】
一般的に、磁石の磁気特性は残留磁束密度と保磁力で表記することができるが、ここで残留磁束密度はNdFeB主相の分率、密度及び磁気配向度によって決められ、保磁力は外部磁場や熱によって磁石が持っている磁力の耐久力と言えるが、保磁力は組職の微細構造と決定的な関連性を持っており、結晶粒の大きさを微細化したり、結晶粒界相の均一な分布によって決まると知られている。
【０００４】
このような保磁力を向上させるために、一般的にNd成分の代わりに希土類元素であるDy、Tbを添加することで磁気の異方性エネルギーを高めて解決したりもするが、希土類元素であるDy、Tbはあまりにも高価であるため、永久磁石の全体価格を高め、モーターの価格競争力を低下させる要因となっている。
【０００５】
ここで、永久磁石の保磁力を向上させる他の様々な方法が提示されているが、その中で二合金法は２種の造成を持つ他の合金粉末を混合して磁場を成形し、焼結して磁石を製造する方法である。
【０００６】
例えば、希土類元素がNdやPrから構成されるRe-Fe-B粉末(ここでReは希土類)と、合金粉末を混合して磁石を製造するものであるが、Re-Fe-B結晶粒の粒界のあたりには合金粉末の添加元素が分布し、粒界相には合金粉末の元素がほとんどないようにして、残留磁束密度の低下を抑制することで高い保磁力を具現するようになる。しかし、この方法は焼結する場合、合金粉末の元素が粒子の内部に拡散して行く問題があるので、その效果が落ちる。
【０００７】
最近は、Nd-Fe-B永久磁石を焼結した後、磁石の表面から希土類元素を粒界内部へ拡散させる方法を使用しており、これを粒界拡散法と言う。
【０００８】
粒界拡散法は、Nd-Fe-B磁石表面に希土類金属などを蒸着やスパッタ法によって成膜した後、熱処理をする方法や、焼結体の表面に希土類無機化合物の粉末を塗布した後、熱処理をする方法を利用するが、焼結体の表面に配置された希土類元素は、熱処理によって焼結体造成の粒界部を経路にして焼結体の内部まで拡散して行く。
【０００９】
これによって、希土類元素を粒界部や焼結体の主相粒内の粒界部あたりに非常に高濃度で濃化することが可能であり、前述の二合金法の場合に比べて、より理想的な組職形態となる。また、その磁石特性もこの組職形態を反映して、残留磁束密度の低下の抑制と高保磁力化が顕著に発現される。
【００１０】
しかし、粒界拡散法において、蒸着やスパッタ法を利用することは、設備や工程などの観点で量産するには問題が多くて、生産性が悪いという欠点があった。
【００１１】
そして、焼結体の表面に希土類無機化合物の粉末を塗布した後、熱処理する方法は、スパッタ法や蒸着と比べてとても簡便なコーティング工程であり、熱処理する時に作業物を大量に充填しても、磁石同士が溶着される場合がないなど、生産性が高い長所があるが、希土類元素は粉末と磁石成分の置換反応によって拡散するので、これらを多量に磁石内に導入することは困難であるという短所があった。
【００１２】
一方、希土類無機化合物の粉末にカルシウムまたは水素化カルシウム粉末を混合して磁石に塗布する方法も紹介されているが、この方法ではカルシウムの還元反応を利用して熱処理時に希土類元素を還元させた後に拡散させる方式を取っている。これは希土類元素を多量に導入するという観点では優秀な方法であると言えるが、カルシウムまたは水素化カルシウム粉末の取り扱いが容易ではなく、生産性が良くない短所がある。
【００１３】
粒界拡散法の中で、薄膜化などを目的として、NdFeB焼結磁石の表面を加工した時に生じる保磁力の低下を防止するために、NdFeB焼結磁石の表面に希土類元素を被着させる技術があるが、その保磁力の向上效果が微々たる問題がある。
【００１４】
また、NdFeBの焼結磁石の表面に希土類元素を拡散させることで、高温時に生じる不可逆減磁を抑制する技術があるが、これも保磁力の向上效果が不備である。
【００１５】
そして、スパッタ法やイオンめっき(plating)法によって磁石表面に希土類元素を含む成分を付着させる方法は、その工程の処理費用が多くかかるので実用的ではない短所がある。
【００１６】
希土類無機化合物の粉末を磁石基材の表面に塗布する方法は、処理費用が低価である点では有利であるが、保磁力向上があまり大きくない点や、效果が不均一であるという問題がある。特に、希土類無機化合物によって純粋な希土類成分が粒界内部への拡散を邪魔し、以後希土類無機化合物は磁石内部に残存していて保磁力の向上が制限的となる。そして、粒界拡散後、磁石表面の酸化膜をとり除くために加工をすることになるが、これによって拡散の深さの縮小を招き、磁石製造の加工量が増加するなど粒界拡散工程に限界をもたらす問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】韓国公開特許公報第１０-２０１２-０１２４０３９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、前述した従来技術の問題点を解決するために案出されたものであって、希土類永久磁石の製造において、焼結磁石体の残留磁束密度の低減を抑制しながら效果的に保磁力を向上させる粒界拡散法及びこれによって製造された希土類永久磁石を提供することにその目的がある。
【００１９】
また、本発明は、粒界拡散以後の酸化膜除去のための加工量を最小化するために粒界拡散法の実施中に耐腐食性を与える希土類永久磁石の製造方法及びこれによって製造された希土類永久磁石を提供することに他の目的がある。
【００２０】
本発明が成そうとする技術的課題は、以上で言及した技術的課題に制限されず、言及されなかった他の技術的課題は本発明の記載から当該分野で通常の知識を有する者に明確に理解できるはずであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前述の従来技術の問題点を解決するための本発明の一側面によると、NdFeB焼結磁石を製造する段階；Re１aＭbまたはＭを含む合金粉末と、Re２酸化物またはRe２フッ化物から形成される粒界拡散物質を混合粉末の形態でNdFeB焼結磁石表面に付着または粘着する段階；及び前記粒界拡散物質をNdFeB焼結磁石の表面に存在させた状態で熱処理することで、前記Re１、Re２及びＭのうちいずれか１種以上を焼結磁石内部の粒界部または焼結磁石主相粒の粒界部領域に拡散させる段階；を含む希土類永久磁石の製造方法を提供する。
【００２２】
ここで、i)前記Re１及びRe２は、希土類元素として、Dy、Tb、Nd、Pr、Hoの中から選択されるいずれか一つの元素で、ii)前記Ｍは、Cu、Zn、Sn、Alからなる金属化合物、iii)前記a、bは原子百分率を表し、０.１<a<９９.９、bは残部で、a+b=１００である。
【００２３】
本発明において、前記Ｍは、NdFeB焼結磁石の表面に残留することが好ましい。
【００２４】
本発明において、前記粒界拡散物質は、その成分の中でCuの成分が０.２５ないし１％で形成されることが好ましい。
【００２５】
本発明において、前記粒界拡散物質はスプレイ法、懸濁液粘着法またはバレルめっき法によってNdFeB焼結磁石表面に付着または粘着することが好ましい。
【００２６】
本発明において、前記熱処理は、７００〜９５０℃の範囲の温度に加熱し、常温に急冷した後、再び４８０〜５２０℃範囲の温度に加熱した後、再び常温に急冷して処理することが好ましい。
【００２７】
本発明において、前記熱処理は、７００〜９５０℃の範囲の温度に加熱し、６００℃までは徐冷した後、常温に急冷し、再び４８０〜５２０℃の範囲の温度に加熱した後、再び常温に急冷して処理することが好ましい。
【００２８】
本発明において、前記常温に急冷することは、１分当たり-２０℃以上下降するように急冷することが好ましい。
【００２９】
前述した従来技術の問題点を解決するための本発明の他側面によると、Re１aＭbまたはＭを含む合金粉末と、Re２酸化物またはRe２フッ化物から形成される粒界拡散物質を混合粉末の形態でNdFeB焼結磁石表面に付着または粘着し、熱処理して前記Re１、Re２及びＭのうちいずれか１種以上を焼結磁石内部の粒界部または焼結磁石主相粒の粒界部領域に拡散させたことを特徴とする希土類永久磁石を提供する。
【００３０】
ここで、i)前記Re１及びRe２は、希土類元素としてDy、Tb、Nd、Pr、Hoの中から選択されるいずれか一つの元素で、ii)前記Ｍは、Cu、Zn、Sn、Alからなる金属化合物、iii)前記a、bは原子百分率を表し、０.１<a<９９.９、bは残部で、a+b=１００である。
【００３１】
本発明において、前記Ｍは、NdFeB焼結磁石の表面に残留することが好ましい。
【００３２】
本発明において、前記粒界拡散物質は、その成分の中で、Cuの成分が０.２５ないし１％であることが好ましい。
【００３３】
本発明において、前記Re２酸化物は、TbHxまたはDyHxで、前記Re２フッ化物はTbFxまたはDyFxであることが好ましい(ここで、前記xは原子数で１≦x≦nである)。
【００３４】
本発明において、前記合金粉末の個々の粒子の直径は、２〜１０μｍで形成されることが好ましい。
【００３５】
本発明において、前記NdFeB焼結磁石の造成は、Dy、Tb、Nd、Prを含む希土類重量比の和が３０〜３５wt％、Co、Al、Cu、Ga、Zr、Nbを含む遷移金属の重量比の和が０〜１０wt％、B１０wt％及び残部のFeから形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の希土類永久磁石及びその製造方法によると、焼結磁石体の残留磁束密度の低減を抑制しながら效果的に保磁力を向上させる粒界拡散法及びこれによって製造された希土類永久磁石を提供する效果がある。
【００３７】
また、本発明によると、粒界拡散法の実施中に耐腐食性を与えるので、粒界拡散後の酸化膜除去のための加工量を最小化することができるので、希土類永久磁石の製造費用を低減し、製造工程を単純化する效果がある。
【００３８】
すなわち、本発明によると、粒界拡散状態の磁石体に耐腐蝕性を与えるだけでなく、保磁力、残留磁束密度などの磁気特性を改善し、既存の粒界拡散法に利用される物質に比べて安価なCu、Zn、Sn、Alを利用するので、高価の希土類金属を低減または取り替えることができるので、製造原価節減の效果が優れると言える。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例による希土類永久磁石の段階的製造を示した例示図である。
【発明を実施するための具体的な内容】
【００４０】
以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳しく説明する。これに先立って、本明細書及び特許請求の範囲に使用された用語や単語は、通常的または辞書的意味として限定して解釈されてはならず、発明者は自分の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に基づいて、本発明の技術的思想に符合する意味と概念として解釈されなければならない。よって、本明細書に記載された実施例と図面に図示された構成は、本発明の最も好ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的思想を全て代弁することではないので、本出願時点においてこれらを取り替えることができる多様な均等物と変形例があり得ることを理解しなければならない。
【００４１】
本発明は、焼結磁石体の残留磁束密度の低減を抑制しながら效果的に保磁力を向上させる粒界拡散法を適用し、粒界拡散工程の実施中にCu、Zn、Sn、Alからなる金属化合物の添加で磁石に耐腐食性を与えて粒界拡散物質の拡散後、酸化膜除去のための加工量を最小化するように考案された。
【００４２】
本発明に適用される粒界拡散法について説明すると、NdFeB焼結磁石１０の表面にDyまたはTbを含む粒界拡散物質２０、３０を付着させて７００〜１０００℃に加熱すると、磁石表面のDyまたはTb元素は焼結磁石の粒界４０を通じてその内部に入るようになる。
【００４３】
焼結磁石の粒界４０には希土類が多いリッチ相と呼ばれる粒界相が存在するが、NdFeB系焼結磁石の場合、Ndリッチ相はその融点が磁石粒子より低いので７００〜１０００℃の加熱温度で溶融することになり、それによって前記DyまたはTb元素は粒界４０の液体に溶解されて、焼結磁石１０の表面からその内部に拡散するようになる。
【００４４】
前記粒界拡散物質２０、３０の拡散は、固体よりは液体によってもっと早く拡散することができるので、前記DyまたはTb元素は固体状態の粒界４０から粒内５０に拡散されることよりも、溶融している液体状態の粒界７０を通じて粒内８０に拡散される速度の方がずっと速い。
【００４５】
したがって、本発明では、固体状態の粒界と液体状態の粒界の拡散速度の差を利用して、熱処理温度と時間を適切な値に設定することで、焼結磁石１０の全体にかけて、焼結磁石内の主相(Ｍain Phase)粒子の粒界に極めて近い領域(表面領域)にだけDyまたはTbの濃度が高い状態を実現することができる。
【００４６】
前記液体状態の粒界を通じて粒内のDyまたはTbの濃度が高くなると、磁石の残留磁束密度(Br)が低下されるが、各主相粒子の表面領域にだけDyまたはTbの濃度が高くなるので、主相粒子全体としては残留磁束密度(Br)はほとんど低下されなくなる。
【００４７】
したがって、本発明では、前記のような方式の粒界拡散法を採用して、NdFeB焼結磁石に比べて保磁力(HcJ)が大きいし、残留磁束密度(Br)の低下がない高性能磁石を製造することができる。
【００４８】
より具体的には、本発明の希土類永久磁石の製造方法を見ると、Dy、Tb、Nd、Pr、Hoの中から選択される、いずれか一つの元素を含有する粉末をNdFeB系焼結磁石に塗布した後加熱することで、前記粉末の中のRe(Rare earth、希土類)を前記NdFeB系焼結磁石の中の粒界を通じて拡散させる工程を採用するが、NdFeB焼結磁石の表面に粒界拡散法を適用するためには、Re１aＭbまたはＭを含む合金粉末２０(ここで、前記Re１は、希土類元素として、Dy、Tb、Nd、Pr、Hoの中から選択されるいずれか一つの元素で、前記Ｍは、Cu、Zn、Sn、Alからなる金属化合物であり、前記a、bは原子百分率を表し、０.１<a<９９.９、bは残部で、a+b=１００である。)と、Re２酸化物またはRe２フッ化物３０(ここで、前記Re２酸化物は、TbHxまたはDyHxで、前記Re２フッ化物は、TbFxまたはDyFxで、前記xは原子数で１≦x≦nである。)から形成される混合粉末を粒界拡散物質２０、３０として使用することになる。
【００４９】
前記粒界拡散物質２０、３０を焼結磁石体１０の表面に存在させたまま熱処理することで、前記Re１、Re２及びＭのうちいずれか１種以上の元素を焼結磁石体１０の内部の粒界４０、７０及び焼結磁石体の主相粒内の粒界部あたりの領域に拡散させ、また金属化合物Ｍの中で一部は磁石表面６０に残留するようになる。
【００５０】
この時、金属化合物Ｍに含まれているCu(銅)は耐酸化の特性を有しているので、磁石表面６０の耐食性を増大させるようになり、粒界拡散時に磁石表面をCuで表面処理する效果によって、磁石加工後の表面処理コーティングを排除することができる利点がある。そして、金属化合物Ｍを成す元素の中でCuの他にもZn及びAlは、NdFeB焼結磁石との結合力及びコーティング耐食性が優秀であると言える。
【００５１】
一方、相対的に低融点元素であるCuは、熱処理時に溶解されてRe２酸化物またはRe２フッ化物を希土類に還元させる機能を遂行するが、そうすることで、純粋高含量の希土類成分(Dy、Tbなど)が磁石の粒界内部へ拡散して入る役割をすると言えるし、そうしてNdFeB焼結磁石の粒子表面でNdFeBが純粋希土類成分(Dy、Tbなど)と結合をすることになって、DyFeBまたはTbFeBなどに変化するようになる。前記DyFeBあるいはTbFeBは、高い異方性エネルギーを有していて、高い保磁力を具現するようになる。
【００５２】
一方、焼結磁石の粒界に存在する多数のNdリッチ相は、先に腐食が起きる部位であるが、これはNdの標準還元準位が低くて水または酸素と接したり、温度が変化する時、容易に腐食されてしまうためである。
【００５３】
本発明では、相対的に低融点元素であるCuを含む粒界拡散物質が低い融点によって粒界内部へ拡散しながら、粒界のNdリッチ相と結合するようになって、NdCuリッチ相化合物を形成するようになり、このようになると、標準還元準位が上がって、腐食を抑制する效果を付加的にもたらすようになる。
【００５４】
また、本発明では、磁石表面６０がCu、Zn、SnまたはAlによって化合物の形態に分布するようになり、耐腐食性が自然に形成されるようになるし、磁石表面６０の酸化膜形成を抑制するようになる。したがって、酸化膜をとり除くために磁石の厚さを研磨して取り除く、別途の加工工程による磁石の厚さの減少問題を防止することができる。
【００５５】
本発明のNdFeB焼結磁石１０は、Dy、Tb、Nd、Prを含む希土類重量比の和が３０〜３５wt％、Co、Al、Cu、Ga、Zr、Nbを含む遷移金属の重量比の和が０〜１０wt％、B１０wt％及び残部のFeの造成から形成されることがある。
【００５６】
本発明のNdFeB焼結磁石の製造方法は、次の通りである。
【００５７】
i)先ず、前述のNdFeB焼結磁石の重量比に合わせて構成材料を配合し、これを高周波溶解炉内で１３００〜１５５０℃に加熱して溶解した後、ストリップキャスト法を利用してNdFeB合金を製造する。
【００５８】
ii)以後、水素化・脱水素化を通じてNdFeB磁石合金を粗粉化し、不活性ガス雰囲気でジェットミルでNdFeB合金を微細に粉砕するところ、そのサイズは３〜５μｍ程度が好ましい。
【００５９】
iii)そして、磁場の方向と成型方向が垂直である磁場成型機を利用して粉砕されたNdFeB合金の成型体を製作した後、真空または不活性ガス雰囲気で前記成型体の焼結及び熱処理を通じてNdFeB焼結磁石を形成する。
【００６０】
前記i)、ii)、iii)の全工程は、不活性ガスまたは窒素雰囲気を維持しながら炭素、酸素などの不純物の流入を最小化することが好ましいが、その理由は、不純物が焼結磁石(焼結体)に含有されるほど磁石の磁気特性が低下するためである。
【００６１】
NdFeB焼結磁石が製造されると、NdFeB焼結磁石の表面に粒界拡散物質を付着または粘着するようになり、(1)Re１0ＭbまたはＭを含む合金粉末と、(2)Re２酸化物またはRe２フッ化物の粉末を混合した粉末を粒界拡散物質として利用する。
【００６２】
本発明のRe２酸化物またはRe２フッ化物は、希土類の中でTbまたはDyを含むことが好ましく、発明の必要によって希土類(Tb、Dy)に遷移金属(Transition Ｍetal、T)が含まれた合金を利用することも可能である。
【００６３】
本発明の粒界拡散物質である前記(1)の合金粉末と(2)の粉末の混合粉末の形態は、下の通りである。
１．Re２酸化物(例；TbH２、DyH２、TbH３、DyH３、TbH、DyHなど)と金属化合物Ｍの混合物
２．Re２酸化物またはRe２フッ化物と共に金属化合物Ｍを合金化し、これを粉砕して形成された混合粉末
(例えば、Re２TCuやRe２TBCuの粉末、Re２はDy、Tb、Nd、Pr、Hoの中から選択されるいずれか一つの元素であることができるし、合金全体でRe２は１０〜７０wt％の含量であることができる。ただし、NdFeBの内部に含まれた総希土類含量対比その含量が高いことが好ましい。前記Tは遷移金属であるCo、Ni、Feである。)
３．Re２酸化物と金属化合物Ｍを約８５０℃で加熱して、溶融あるいは雇用化されたインゴット状態にした後、ボールミルなどで粉砕して形成した混合粉末
【００６４】
前記のような混合粉末形態の粒界拡散物質は、その成分の中でCuの成分が０.２５ないし１％であることが好ましい。
【００６５】
なぜなら、Zn、Cu、Sn、Alからなる金属化合物ＭでのCuの量が０.２５％より少ない場合は保磁力の向上效果をほとんど得られないし、磁石表面の耐腐食性にも改善效果がないためであり、Cuの量が１％より多くなると、耐食性には大きい変化はないが、焼結磁石の粒子内部にも侵透するようになって粒界拡散処理後の焼結体の保磁力(HcJ)がCuを添加しない場合よりも低くなってしまうためである。
【００６６】
一方、粒界拡散物質の中でCuの含量が０.２５ないし１％であると、焼結磁石の残留磁束密度にも影響はないが、これは粒界拡散の過程でCuの一部が磁石表面に塗布されることで、磁石内部の磁気特性に影響を与えないためである。
【００６７】
本発明で、Cuを含む合金粉末２０の粒子の直径は、２〜１０μｍに形成されることがあり、特にその粒子の直径が２〜３μｍ程度であると、磁石表面との密着性が良くて、粒界拡散処理後の表面層が腐食防止の被膜として機能するようになって、コーティング費用を節減し、コーティングの前の酸洗浄などの前処理費用の軽減が可能となる。
【００６８】
これに対して、合金粉末２０の粒子の直径が１μｍ以下に形成されると、その製造費用が増加し、酸化されやすいので、これは回避することが好ましい。
【００６９】
そして、サブミクロン（sub  μｍ）水準の金属化合物Ｍの粉末は酸化されやすいので、高真空雰囲気(１０-５Torr以下)、または不活性雰囲気で粒界拡散及び混合粉末処理を行うことが好ましい。
【００７０】
図１の(a)は、NdFeB焼結磁石１０の表面に粒界拡散物質、つまり、合金粉末２０及びRe２酸化物またはRe２フッ化物３０を塗布した姿を図示しているが、本発明で粒界拡散物質の塗布はスプレイ法や懸濁液を使って粘着する方法を利用することができる。
【００７１】
前記懸濁液を使用して粘着する方法は、アルコールなどの溶媒に粒界拡散物質の混合粉末を懸濁させ、その懸濁液の中に磁石を浸漬して、懸濁液が磁石の表面に附着した状態で持ち上げて乾燥させる方式を意味する。
【００７２】
また、粒界拡散物質の塗布はバレルめっき法を利用することもできるが、前記バレルめっき法は、NdFeB焼結磁石の表面に、流動パラフィンなどの粘着物質を塗布することで粘着層を形成し、粒界拡散物質の混合粉末と直径１ｍｍ位の金属製やセラミックス製小球(インパクトメディア)を混合し、その混合物の中に焼結磁石を投入して振動・撹拌すれば、これによって、粒界拡散物質の混合粉末がインパクトメディアによって粘着層に押し付けられ、焼結磁石の表面に混合粉末が塗布される方式と言える。
【００７３】
本発明で、NdFeB焼結磁石表面の粒界拡散層の厚さは、５μｍ以上１５０μｍ以下となるようにすることが好ましいが、その厚さが１５０μｍ以上となると、高価の希土類を含む粒界拡散物質の粒界拡散が難しくなり、厚さが５μｍ以下となると、粒界拡散処理による保磁力の向上效果が充分に得られなくなるためである。
【００７４】
一方、図１の(b)ないし(c)は、NdFeB焼結磁石表面に粒界拡散物質を塗布した後、熱処理をすることで、Re１、Re２及びＭのうちいずれか１種以上が焼結磁石内部の粒界部または焼結磁石主相粒の粒界部領域に拡散することを図示している。
【００７５】
本発明における粒界拡散工程の熱処理は、粒界拡散物質が塗布されたNdFeB焼結磁石を不活性ガスまたは真空雰囲気(１０-５torr以下)下、７００〜９５０℃で１〜１０時間(hr)加熱した後、常温に急冷し、再び４８０〜５２０℃の範囲の温度に加熱した後、再び常温に急冷して処理することができる。
【００７６】
また、本発明の他の粒界拡散工程の熱処理方式で、粒界拡散物質が塗布されたNdFeB焼結磁石を不活性ガスまたは真空雰囲気(１０-５torr以下)下で７００〜９５０℃の範囲の温度に加熱して、６００℃までは徐冷した後、常温に急冷し、再び４８０〜５２０℃範囲の温度に加熱した後、再び常温に急冷して処理することもできる。
【００７７】
本発明の熱処理は、既存の技術と違い、急冷処理をする点で特徴があるが、急冷条件は、非活性気体であるArまたはN２の注入によって、１分当たり-２０℃以上下降するように急冷処理することが好ましい。
【００７８】
従来の技術は、熱処理の実施において、急冷しないで１分当たり-５℃程度に温度が下降するように徐冷する処理をしたが、これに比べて本発明の急冷処理をした磁石の保磁力は５％以上向上することができる。これは、急冷を通じて、５００〜６００℃の区間で不純物相であるアルファ相が形成されることを抑制し、急冷処理が徐冷中に発生する‘保磁力を落とす結晶成長(grain growth)'を抑制する役割をするためだと言える。
【００７９】
[実施例]
【００８０】
【表１】
0006675855.tif 000002
【００８１】
先ず、本発明では、希土類永久磁石の磁気特性の向上を確認するためにNdFeB焼結磁石を製造したが、その成分及び造成は、前記表１の通りである。
【００８２】
【表２】
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【００８３】
表１の造成を通じて形成された焼結磁石に粒界拡散物質である合金粉末及び希土類化合物(Re２酸化物またはRe２フッ化物)を塗布し、８００℃で４時間加熱した後、急冷処理した実施例１〜５の磁気特性は、表２の内容の通りである。
【００８４】
前記表２における比較例１〜３は、Cuが含まれた合金粉末を添加せずに、８００℃で４時間加熱した後、徐冷処理した磁石の磁気特性を示している。
【００８５】
前記表２の内容を見ると、本発明の実施例１〜５が比較例１〜３に比べて保磁力(Br)及び残留磁束密度が低下されず、塩水噴霧試験(SST)の結果、比較例に比べて耐腐食性が６０％以上向上されていることを確認することができる。
【００８６】
そのため、本発明によると、磁石体に耐腐食性を大きく向上するだけでなく、高価の希土類の添加割合を減らしながらも、既存磁石に比べて保磁力及び残留磁束密度などの磁気特性が担保される希土類永久磁石を提供する長所がある。
【００８７】
以上、本発明の具体的実施形態と関連して本発明を説明したが、これは例示に過ぎず、本発明はこれに制限されない。本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者は本発明の範囲を脱しないで説明された実施形態を変更または変形することができ、本発明の技術思想と下記の特許請求範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１０：NdFeB焼結磁石
２０：合金粉末
３０：Re２酸化物またはRe２フッ化物
４０：粒界
５０：粒内
６０：焼結磁石表面
７０：Re１、Re２またはＭが拡散した粒界
８０：Re１、Re２またはＭが拡散した粒内
【図１】
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